0
Министерство образования и науки
Российская научно-социальная программа
«Шаг в будущее»
Получение индикаторов из цветов, ягод, плодов некоторых растений и
исследование их кислотно-основных свойств
Авторы:
Смирнова Людмила Вячеславовна
Порсина Алёна Олеговна
ученицы 8 класса
МОУ Абатская средняя школа №1
Руководитель:
Васильева Мария Леонидовна
учитель химии
МОУ Абатская средняя школа №1
Абатск 2010
Краткая аннотация
Исследование посвящено получению кислотно-основных свойств индикаторов из некоторых цветов, ягод, плодов. Эти индикаторы можно использовать не только на уроках химии в школе, но и в быту. В наш век использование химических веществ широко распространено не только в школе и на производстве, но и в быту. Зачастую, покупая стирающие, моющие, чистящие средства для дома, можно видеть, что производители не указывают на этикетках негативного воздействия этих веществ на кожу человека. Имея дома свой индикатор, вы легко решите проблему обращения с этими средствами. Проверив индикатором стиральный порошок, можно определить изделия из каких тканей нужно стирать этим порошком.
Аннотация
Цель работы: получить кислотно-щелочные индикаторы из отдельных комнатных и полевых цветов сока ягод и отвара некоторых овощей. Исследовать их свойства.
Объект исследования: отвар цветов, овощей, сок ягод.
Предмет исследования: кислотно-щелочные свойства отвара ягод, овощей, сока ягод.
Гипотеза исследования: отвар отдельных цветов, некоторых овощей, сок ягод действительно являются индикаторами кислотной и щелочной среды.
Задачи исследования:
1. изучить информацию о красящих пигментах-антоцианах в растениях.
2 получить индикаторы, исследовать влияние кислотной и щелочной среды на их окраску
3. сравнить полученные данные со свойствами показателей кислотно-щелочной среды заводского универсального индикатора
Методы исследования:
1.Изучение литературы по данной теме,
2.Проведение и анализ опытов.
3.Выводы
Содержание
Введение
Глава № 1: красящие пигменты (антоцианы) в растениях их роль в растениях действие на организм красящих веществ находящихся во фруктах, ягодах, овощах.
Глава № 2: 1-получение индикаторов из лепестков цветков и ряда растений.
2-получение индикаторов из ягод.
3-получение индикаторов из некоторых овощей (краснокочанной капусты, столовой свеклы, моркови, помидор.
4-экспериментальное исследование по изменении окраски полученных индикаторов под действием кислот щелочей в сравнении с заводскими кислотно-основными индикаторами.
5-Обнаружения щелочных и кислотных свойств веществ применяющих в быту (стиральных порошков, чистящих и моющих средств.)
Глава № 3: Заключение.
Список использованных источников и литературы.
1) Д. Исаев г. Тверь Домашняя энциклопедия по химии. Химия в школе №9 2009 года.
2) Т. В. Каршина г. Саратов Растительные пигменты антоцианы, индикаторные свойства антоцианов. Химия в школе №8 2002 года.
3) О. Н. Кузнецов г. Москва Химия в школе № 10 2008 год, « Занимательно об индикаторах» стр. 52-60
4) Г. А. Щипарева г. Москва МГПУ Домашняя энциклопедия: Интересно, познавательно, Химия в школе № 6 1998 год.
5) Л.Ю. Аликберова Занимательная химия – Московский Астпресс 2002 года.
6) Л. А. Савина «Я познаю мир», детская энциклопедия химии
МАСТ 1996 год.
7) Интернет-курс.
Научная статья
Из истории
История индикаторов начинается в 17 в. В 1640 г. Ботаники описали гелиотроп – душистое растение с темно-лиловыми цветками, из которого было выделено красящее вещество. Этот краситель наряду с соком фиалок стали широко применять химики в качестве индикатора. Об этом можно прочитать в трудах знаменитого физика и химика 17 века Роберта Бойля.
В 1663 г. Был открыт лакмус – водный настой лишайника, растущего на склонах в Шотландии. Роберт Бойль приготовил водный настой лакмусового лишайника для своих опытов. Склянка, в которой он хранил настой, понадобился для соляной кислоты. Вылив настой, Бойль наполнил склянку кислотой и с удивлением обнаружил, что кислота покраснела. Заинтересовавшись этим, Бойль на пробу добавил несколько капель настоя лакмуса к водному раствору гидроксид натрия и обнаружил, что в щелочной среде лакмус синеет. Так был открыт первый индикатор для обнаружения кислот и оснований, названный по имени лишайника лакмусом.
Об индикаторах
Уже с первых уроков изучения химии учащиеся знакомятся с интересной группой веществ – индикаторами. Индикаторы (от лат. Indicator – указатель) это органические вещества, изменяющие свою окраску в зависимости от реакции среды. При изучении кислот и оснований на уроках химии учащиеся узнают, что соки ярко окрашенных ягод, плодов и цветков обладают свойствами кислотно-основных индикаторов, т.е. изменяют свою окраску при изменении кислотности среды. У учащихся возникает вопросы: какие растения могут использоваться в качестве индикаторов? Можно ли приготовит растворы растительных индикаторов самостоятельно? Пригодны ли самостоятельные индикаторы для использования в домашних условиях, например для определения среды моющих средств моющих средств для посуды с целью выявления их негативного влияния на кожу рук? Одним из самых распространенных видов индикаторов кислотно-основные индикаторы, которые изменяют цвет в зависимости от кислотности раствора. Происходит это потому, что в кислотной и щелочной среде молекулы индикатив имеют разное строение. Примером может служить фенолфталеин. В кислотной среде это соединение находится в виде недиссоциированных молекул (раствор бесцветен), а в щелочной среде – в виде ионов (раствор имеет малиновый цвет).
Есть и окислительно-восстановительные индикаторы изменяют свой цвет в зависимости от того, что присутствует в растворе: окислитель или восстановитель. Такими индикаторами служат вещества, которые сами подвергаются окислению или восстановлению, причем окисленная и восстановительная формы имеют разные окраски. Например, окисленная форма дифениламина имеет фиолетовую окраску, а восстановленная – бесцветная. Широкое распространение получили комплексонометрические индикаторы – вещества, образующие с ионами металлов окрашенные комплексные соединения. Некоторые вещества адсорбируются на поверхности осадка, изменяя его окраску. Такие индикаторы называются адсорбционными. При определении среды мутных или окрашенных растворов, в которых практически невозможно заметить изменение окраски обычных кислотно-основных индикаторов, используют флуоресцентные индикаторы. Они светятся разными светом в зависимости от рН раствора. При этом важно, что свечение индикатора не зависит от прозрачности и собственной окраски раствора.
Индикатор Интервал рН Изменение окраски Метиловый
фиолетовый
0,13-0,5 Желтая - зеленая Крезоловый
красный
0,2-1,8 Красная - зеленая Метиловый
Фиолетовый
1,0 – 1,5 Зеленая - синяя Тимоловый синий 1,2 – 2,8 Красная - желтая Тропеолин 1,3 – 3,2 Красная - желтая Метиловый
фиолетовый
2,0 – 3,0
Синяя - фиолетовая Бромфеноловый
синий
3,0 – 4,6 Желтая - синяя Метиловый
оранжевый
3,1 – 4,0 Красная – ораньжево-желтая
Метиловый
красный
4,2 – 6,2 Красная - желтая Лакмус 5,0 – 8,0 Красная - синяя
Растительные индикаторы
Если нет настоящих химических индикаторов, то для определения среды растворов можно успешно применять самодельные индикаторы из природного сырья. Исходным сырьем может служить растения: многие цветы, плоды, ягоды, листья и корни содержат окрашенные вещества (пигменты), способны менять свой цвет в ответ на то или иное воздействие. И, попадая, в кислотную (или, напротив, в щелочную) среду. Они наглядным образом сообщают нам об этом.«Сырьем» для меня служили в основном культурные домашние растения, а также растения, произрастающие на лугах, полях. Мы исследовали довольно много цветов, ягод, соков, многие из которых обладали индикаторными способностями. Сначала мы готовили отвар из исследуемого образца ( если это было необходимо). Отвар готовился в очищенной воде. Чтобы гарантировать чистоту эксперимента. Мы помещали в пробирку образец, наливали воды и нагревали на спиртовой горелке. Постепенно пигменты растворялись в воде и у нас получались их растворы. Цвет этого раствора и есть цвет в нейтральной среде. Или исходный цвет. Затем мы разливали этот раствор по пробиркам, в одну из которых начали раствор серной кислоты, а в другую – раствор гидроксида натрия. Если цвет меняется, значит, этот пигмент обладает свойствами индикатора.
Вот таблица, в которой приведены результаты наших опытов:
Индикатор
Исходный цвет
Цвет в кислой среде
Цвет в щелочной среде
Виноградный сок
темно-красный
красный
зеленый
Синий ирис
ярко-синий
красный
зелено-голубой
Бордовая Мальва
темно-малиновый
ярко-розовый
желто-коричневый
Ягоды малины
коричневый
коричневый
Темно-коричневый
Ягоды черноплодной рябины
Красно-коричневый
Бледно-розовый
Темно-зеленый
Ягоды клубники
Красно-оранжевый
оранжевый
Темно-желтый
Лепестки розы
коричневый
красный
синий
Краснокочанная капуста
Сине-фиолетовый
красный
зеленый
лакмус
Фиолетовый
Красный
синий
Нужно так же отметить, что чаще всего индикаторы находятся в более ярких цветах и растениях.
Практическая часть
Опыт № 1: Получение растительных индикаторов
1)Сырьем для получения индикаторов мы взяли лепестки цветов: розы
герань розовая
герань красная
фиалки
ирис
2) Сок ягод:
Черника
Смородина
Малины
3) Отвар: столовой свеклы
Моркови
Приготовим отвар: к 10 г. листкам цветов истертых в ступке добавим 50 г. воды и кипятим 1, 2 минуты. Полученный отвар отфильтровали к полученному раствору добавить спирт ( в отношении 2:1) Чтобы лучше сохранить полученный раствор от закисания, образования плесени.
Аналогично образом приготовим отвар ягод, а отвар овощей варим 10 – 25 минуты. Отварами полученных индикаторов пропитаем фильтровальную бумагу, высушим ее поместив на стекло в темном месте. Через 2 дня индикаторная бумага была готова к использованию.
Опыт №2 Исследование окраски полученных индикаторов в кислой и щелочной средах в сравнении со свойствами универсального индикатора.
Для проверки индикаторных свойств полученных растворов приготовили 100г. 0,1 % раствора HCI и 100г. 0.1 % раствора NaOH. При добавлении нескольких капель полученных индикаторов в растворе HCI и NaOH и происходило изменение цвета индикаторов с помощью универсальной индикаторной бумажки контроцировали pH отвар полочные данные заносили в таблицу.
Индикаторы
Исходный цвет
В кислой среде
В щелочной
Отвар ириса
Ярко синий
красный
Зелено-голубой
Отвар герани Розовой
Отвар герани красной
Отвар герани белой
Светло розовый
Розовый
бесцветный
Красный
Ярко красный
бесцветный
Желтый
Оранжевый
Светло желтый
Сок малины
красный
красный
синий
Сок черники
вишневый
розовый
Темно желтый
Сок черной смородины
Красный
розовый
коричневый
Отвар свеклы
бурый
розовый
желтый
Отвар моркови
желтый
желтый
желтый
Опыт 3
Обнаружение щелочных свойств растворов веществ, применяемых в быту (сода питьевая, фери, миф стиральные порошки: Тайд, Лоск)
Растительные индикаторы: черника, герань и универсальная индикаторная бумажки, вода. Каждое исследуемое чистящее и моющее средство растворим в воде и разделим на три части. В одну из них опустим универсальную индикаторную бумажку, во вторую каплю отвара черники, в третью-отвар герани. В каждой из них индикаторы изменили окраску. Результаты записали в таблицу.
Исследуемый раствор
Черника
Герань
Универсальный индикатор
1)Сода пищевая
Синяя
Темно-зеленая
Темно - синяя
2)Фэрри
Синяя
Темно-зеленая
Фиолетовая
3)Миф
Зеленая
Зеленая
Зеленая
Все 3 индикатора и самодельные и заводская универсальная бумажка показали щелочную среду, более щелочным оказался раствор питьевой соды и Фэрри ( РН соды = РН Фэрри- а на этикетке Фэрри не указано его негативное воздействие щелочной среды на кожу рук). Кожа рук имеет кислотную среду РН=5,5. При использовании моющих средств для посуды, имеющих щелочную среду нарушается нормальная кислотная среда кожи рук. Для предохранения кожи рук от негативного воздействия моющего средства должны иметь значение, соответствующее значению РН кислотной мантии эпидермиса.
Значит, при применении моющих средств для посуды необходимо использовать резиновые перчатки, защищающие кожу от действия на нее щелочной среды, которая разрушает кислотную мантию эпидермиса и вызывает кожные заболевания, хотя на этикетках этих моющих средств производитель указывает, что они не оказывают вредного воздействия на кожу.
Заключение
Работая над темой «индикаторы» мы убедились, что ягоды, овощи обладают свойствами кислотно-основных индикаторов. Мы научились получать растворы индикаторов и делать индикаторные бумажки. Все индикаторы , которые мы получили являются универсальными, то есть они определяют обе среды: и кислотную и щелочную. Существуют односторонние индикаторы, которые определяют одну среду: или кислотную или щелочную, но нам нужны были универсальные – более востребованные в школе, и мы их научились получать. Какое практическое значение имеет наше исследовательская работа?
Растительные индикаторы можно применять в школах (особенно в сельских, которые плохо обеспечиваются химическими реактивами.)
Растительные индикаторы можно использовать в быту, например для определения щелочной среды стиральных порошков. Так, в сильно щелочной среде нельзя стирать шерстяные и изделия из натурального шелка, так как щелочь разъедает эти ткани. Для стирки таких изделий нужна мягкая нейтральная среда, а для изделий из льна, хлопчатобумажных тканей нужна щелочная среда. Индикаторы применяют и в сельском хозяйстве, например для определения РН почвы (кислотности). Если почва кислотная , в ней находится избыток ионов Н, требуется ее раскисление, например известкование, так как в кислой среде снижается жизнедеятельность полезных микроорганизмов, кислая среда плохо проницаема для воды и воздуха. Раскисление улучшает почву- она делается более рыхлой и проницаемой для воздуха и воды. Индикаторы нужны не только на уроках, но и на кружках, для исследования различных веществ.
По нашему мнению растительные индикаторы нужно использовать в большем количестве и в лабораториях, ведь один такой универсальный индикатор может заменить целую смесь различных искусственных веществ в получении которых обходится намного дороже.
Мы думаем, что растительные индикаторы еще сыграют немаловажную роль в развитии аналитической химии.
