Применение индикаторов в быту. Природные индикаторы, их свойства и применение

Цель:

1. Рассмотреть историю открытия некоторых кислотно-основных индикаторов.
2. Изучить методику приготовления природных индикаторов.
3. Определить экспериментальным путем возможность использования природных индикаторов для определения среды некоторых бытовых растворов.
4. Развитие и укрепление интереса к предмету.
5. Совершенствование экспериментальных умений и навыков, развитие опыта самореализации, положительной мотивации к обучению, опыта коллективного взаимодействия.

1. Теоретическая часть . Индикаторы (от английского indicate-указывать) - это вещества, которые изменяют свой цвет в зависимости от среды раствора. С помощью индикаторов качественно определяют реакцию среды. Впервые индикаторы обнаружил в 17 веке английский химик и физик Роберт Бойль. Чтобы понять, как устроен мир, Бойль провел тысячи опытов. Вот один из них. В лаборатории горели свечи, в ретортах что-то кипело, когда некстати зашел садовник. Он принес корзину с фиалками. Бойль очень любил цветы, но предстояло начать опыт. Он взял несколько цветков, понюхал и положил их на стол. Опыт начался, открыли колбу, из нее повалил едкий пар. Когда же опыт кончился, Бойль случайно взглянул на цветы, они дымились. Чтобы спасти цветы, он опустил их в стакан с водой. И – что за чудеса- фиалки, их темно- фиолетовые лепестки, стали красными. Случайный опыт? Случайная находка? Роберт Бойль не был бы настоящим ученым, если бы прошел мимо такого случая. Ученый велел готовить помощнику растворы, которые потом переливали в стаканы и в каждый опустили по цветку. В некоторых стаканах цветы немедленно начали краснеть. Наконец, ученый понял, что цвет фиалок зависит от того, какой раствор находится в стакане, какие вещества содержатся в растворе. Затем Бойль заинтересовался, что покажут не фиалки, а другие растения. Эксперименты следовали один за другим. Лучшие результаты дали опыты с лакмусовым лишайником. Тогда Бойль опустил в настой лакмусового лишайника обыкновенные бумажные полоски. Дождался, когда они пропитаются настоем, а затем высушил их. Эти хитрые бумажки Роберт Бойль назвал индикаторами, что в переводе с латинского означает «указатель», так как они указывают на среду раствора. Именно индикаторы помогли ученому открыть новую кислоту - фосфорную, которую он получил при сжигании фосфора и растворении образовавшегося белого продукта в воде. В настоящее время на практике широко применяют следующие индикаторы: лакмус, фенолфталеин, метиловый оранжевый.

Одним из давно известных индикаторов является лакмус. Хотя лакмус уже в течение нескольких столетий, верно, служит людям, его состав так до конца и не изучен. Лакмус- это сложная смесь природных соединений. Он был известен уже в Древнем Египте и в Древнем Риме, где его использовали в качестве фиолетовой краски- заменителя дорогостоящего пурпура. Затем рецепт приготовления лакмуса был утерян. Лишь в начале 14 века во Флоренции вновь была открыта фиолетовая краска орсейль, тождественная лакмусу, причем способ ее приготовления в течение многих лет держали в секрете.

Готовили лакмус из специальных видов лишайников. Измельченные лишайники увлажняли, а затем добавляли в эту смесь золу и соду. Приготовленную таким образом густую массу помещали в деревянные бочки, добавляли мочу и выдерживали долгое время. Постепенно раствор приобретал темно- синий цвет. Его упаривали и в таком виде применяли для окрашивания тканей. В 17 веке производство орсейли было налажено во Фландрии и Голландии, а в качестве сырья использовали лишайники, которые привозили с Канарских островов.

Похожее на орсейль красящее вещество было выделено в 17 веке из гелиотропа - душистого садового растения с темно- лиловыми цветками. Именно с этого времени, благодаря Р. Бойлю, орсейль и гелиотроп стали использовать в химической лаборатории. И лишь в 1704 году немецкий ученый М. Валентин назвал эту краску лакмусом.

Сегодня для производства лакмуса измельченные лишайники сбраживают в растворах поташа (карбоната калия) и аммиака, затем в полученную смесь добавляют мел и гипс.

В 19 веке на смену лакмусу пришли более прочные и дешевые синтетические красители, поэтому использование лакмуса ограничивается лишь грубым определением кислотности среды. На смену лакмусу в аналитической химии пришел лакмоид - краситель резорциновый синий, который отличается от природного лакмуса и по строению, но сходен с ним по окраске: в кислой среде он красный, а в щелочной - синий.

В наши дни известны несколько сот кислотно-основных индикаторов, искусственно синтезированных начиная с середины 19 века. Индикатор метиловый оранжевый (метилоранж) в кислой среде красный, в нейтральной – оранжевый, а в щелочной – синий.

Более яркая цветовая гамма свойственна индикатору тимоловому синему: в кислой среде он малиново-красный, в нейтральной – желтый, а в щелочной – синий. Индикатор фенолфталеин (в медицинской практике его раньше называли пургеном, сейчас редко применяют в качестве слабительного) в кислой и нейтральной среде – бесцветен, а в щелочной имеет малиновую окраску. Поэтому фенолфталеин используют лишь для определения щелочной среды. В зависимости от кислотности среды изменяет окраску и краситель бриллиантовый зеленый (его спиртовой раствор используется как дезинфицирующее средство – зеленка). В сильнокислой среде его окраска желтая, а в сильнощелочной среде раствор обесцвечивается.

Однако в последнее время в лабораторной практике используется универсальный индикатор- смесь нескольких индикаторов. Он позволяет легко определить не только характер среды, но и значение кислотности (рН) раствора.

Для установления методики приготовления растительных индикаторов дети изучали и исследовали соки ярко окрашенных плодов и ягод, клеточный сок лепестков цветков разных растений, таких как: ромашки, шиповника, календулы, свеклы, пиона, черники, черной смородины, чая, отвар коры дуба, брюссельской капусты. Наилучшие результаты были получены при использовании следующих растений: черники и смородины.

Методика приготовления самодельных растительных индикаторов.

1. Приготовили отвар из сока ягод черники или черной смородины.
2. К 30 г. ягод добавили 1 столовую ложку горячей воды.
3. Довели раствор до кипения.
4. Охладили, дали раствору отстояться.
5. Отфильтровали. Для фильтрования использовали воронку, приготовленную из пластмассовой бутылки и фильтровальную бумагу.
6. Нарезали фильтровальную бумагу.
7. Пропитали полоски фильтровальной бумаги приготовленным отваром.
8. Высушили полоски, не допуская попадания яркого свет.
9. Хранили приготовленные индикаторные бумажки в темной посуде.
10. Испытали действие приготовленных индикаторов в стандартных кислотно- основных растворах: уксусной кислоты и соды.

1. Приготовленные индикаторы использовали для определения среды разных бытовых растворов: растворов мыла, зубной пасты, сока, кефира, молока, шампуня. Сделали вывод о среде этих растворов. Результаты занесите в таблицу.

1. Проанализируйте результаты полученных исследований. Сделайте выводы.

Литература.

1. А.А. Карцова. Химия без формул или знакомые незнакомцы.Авалон, Азбука-классика, СПб.-2005.
2. Г.И.Штремплер. Домашняя лаборатория. (Химия на досуге). М., Просвещение, Учебная литература.- 1996.
3. Химия: Энциклопедия для детей.- М.: Аванта+, 2000.
4. О.С.Габриэлян. Настольная книга учителя. Химия.8 класс, Дрофа, М.-2002.
5. Б.Д.Степин, Л.Ю. Аликберова. Книга по химии для домашнего чтения., М. Химия.-1995

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru

Введение

1.1 Лакмус

1.2 Антоцианы

Глава 2

2.1 Особенности фиалки и леканоры

2.2 Особенности растений содержащих антоцианы

2.3 Исследования природных объектов на возможность использования их в качестве индикаторов

Заключение

Библиографический список

Приложение 1

Приложение 2

Приложение 3

Приложение 4

ВЕДЕНИЕ

Цель работы: изучение природных индикаторов их свойств и применение.

Объект исследования: разные части растений и их экстракты.

Задачи исследования: доказать возможность использования экстрактов плодов растений в качестве химических индикаторов.

Лимонная кислота, уксус, нашатырный спирт, известь, аскорбиновая кислота, щавелевая кислота - вещества, часто встречающиеся в быту. Среди кислот и щелочей много опасных, агрессивных веществ, способных вызвать тяжелые химические ожоги. Многие растворы кислот и щелочей бесцветны, не имеют запаха, их нельзя пробовать на вкус. Как же различить эти вещества? Определить какими именно свойствами обладает вещество можно с помощью растений обладающих индикаторными свойствами, которые можно использовать в различных сферах.

Индикаторы - это вещества, которые изменяют свой цвет в зависимости от среды раствора.

Актуальность темы заключается в том, что в настоящее время возрос интерес к растениям в связи с их применением в различных областях науки, таких как химия, биология, экология и медицина. Например, по окраске растений и её интенсивности экологи определяют наличие вредных веществ в атмосферном воздухе и почве или определить кислотность почвы на участке. Растворы растительных индикаторов можно приготовить самостоятельно и применять в химической лаборатории и домашних условиях при необходимости определения среды раствора. Свойства растворов индикаторов зависит от способа получения;

Растворы индикаторов надо готовить прямо перед опытом, потому что они быстро портятся.

индикатор лакмус антоциан природный

ГЛАВА 1

1.1 Лакмус

Лакмус -- красящее вещество природного происхождения, один из первых и наиболее широко известных кислотно-основных индикаторов.

Впервые индикаторы обнаружил в 17 веке английский химик и физик Роберт Бойль.

Роберт Бойль готовился к началу, в ретортах что-то кипело, когда зашел садовник. Он принес корзину с фиалками. Он взял несколько цветков, понюхал и положил их на стол. Опыт начался, он открыл колбу, из нее повалил едкий пар. Когда опыт кончился, Бойль взглянул на цветы, они дымились. Чтобы спасти цветы, он опустил их в стакан с водой. Темно- фиолетовые лепестки фиалки, стали красными. Ученый приготовил разные растворы и в каждый опустили по цветку. В некоторых стаканах цветы немедленно начали краснеть. Ученый понял, что цвет фиалок зависит от того, какой раствор находится в стакане, какие вещества содержатся в растворе. Эксперименты следовали один за другим. Лучшие результаты дали опыты с лакмусовым лишайником. Тогда Бойль опустил в настой лакмусового лишайника обыкновенные бумажные полоски. Дождался, когда они пропитаются настоем, а затем высушил их. Эти хитрые бумажки Роберт Бойль назвал индикаторами, что в переводе с латинского означает «указатель», так как они указывают на среду раствора.

Фактически природный лакмус представляет собой сложную смесь 10--15 различных субстанций.

Для получения лакмуса растительное сырьё измельчают до порошкообразного состояния и в течение нескольких недель вымачивают в содово-аммиачном растворе (сода или поташ + NH 4 OH) при постоянном перемешивании. После отделения осадка полученный продукт высушивается и размалывается. В результате образуется порошок. Прессовка осадка с гипсом или мелом позволяет получить легко крошащиеся блоки готового сухого лакмуса.

1.2 Антоцианы

Антоцианы - это одни из самых распространённых пигментов в растительном царстве. Известно большое количество природных объектов, богатых антоцианами: анютины глазки, малина, вишня, земляника, краснокочанная капуста, черника, клюква, клубника, черный виноград и многие другие (приложении 2). Они образуются в процессах гидролиза крахмала и по своему происхождению являются безазотистыми соединениями, близким к глюкозидам - соединениям сахара с неуглеводной частью.

Строение антоцианов установлено в 1913 немецким биохимиком Р. Вильштеттером. Все они имеют С15-углеродный скелет -- два бензольных кольца А и В, соединенные С3-фрагментом, который с атомом кислорода образует г-пироновое кольцо. При этом от других флавоноидных соединений антоцианы отличаются наличием положительного заряда и двойной связи в С-кольце. Известно более 500 индивидуальных антоциановых соединений, и число их постоянно увеличивается. При всем их огромном многообразии антоциановых соединений выделяют лишь шесть основных производных антоцианидинов: пеларгонидина, цианидина, пеонидина, дельфинидина, петунидина и мальвидина, которые отличаются боковыми радикалами R1 и R2 (приложение 1). Антоцианы придают тканям растений фиолетовую, синюю, красную, оранжевую и другие окраски. Эта окраска зависит от рН клеточного содержимого, и потому может меняться при созревании плодов, отцветании цветков -- процессах, сопровождающихся закислением клеточного содержимого. При этом окраска растений изменяется от зелёных до красных и синих цветов. Антоцианы хорошо растворимы в воде и присутствуют в соке вакуолей. Диапазон цветов изменяется благодаря наличию в растениях в основном трёх моделей антоцианов, различных между собой числом гидроксильных групп: пеларгонидин (красный), цианидин (фиолетовый) и дельфинидин (синий). Красный пеларгонидин содержится в цветках герани, плодах земляники, корнеплодах редиса. Цианидин находится в цветках тюльпанов, васильков, плодах черной смородины, ежевики. Дельфинидин определяет окраску цветков гиацинта, плодов баклажана, граната.

Существует ряд факторов, которые влияют на содержание антоцианов в сырье или продукте: разбавление или концентрирование, кислотность среды (рН), температура, действие окислителей, ферментов, ионов металлов, продолжительность хранения.

Вывод:

На первый взгляд, "хобби" к цветам было совершенно бесполезным и ничем не могло помочь Бойлю в его настоящей профессии, но ошибочно, что увлечения и наука не взаимосвязаны. Если бы Бойль не любил цветы и не принес бы корзину с фиалками в свою лабораторию, то неизвестно, кто, когда и каким образом открыл бы индикаторы. Открытие Боля сподвигло ученых исследовать растения на наличие красящих веществ и в 1913-1915 годах немецкий биохимик Рихард Вильштеттер открыл антоцианы.

ГЛАВА 2

2.1 Особенности фиалки и леканоры

Природный лакмус изготавливают из леканоры и фиалки. В чистом виде лакмус представляет собой тёмный порошок со слабым запахом аммиака. Хорошо растворяется в чистой воде, образуя растворы фиолетового цвета.

В кислых средах (pH<4,5) лакмус приобретает красную окраску, в щелочных (pH>8,3) -- синюю.

Основными компонентами лакмуса считаются:

· азолитмин (англ. Azolitmin, сост. C9H10NO5) -- может быть выделен из лакмуса экстракцией и использоваться как самостоятельный кислотно-щелочной индикатор;

· эритролитмин (англ. Erythrolitmin или Orcein Erythrolein, сост. С13H22O6);

Фиалка

Листья содержит слизь, соль виннокаменной кислоты, салициловую кислоту, витамин С. Препараты фиалки обладают отхаркивающим, мягчительным, потогонным и мочегонным действием. Лечебные свойства фиалки очень действенны при воспаление почек, боли в суставах, бронхит. Настой из фиалки употребляют при шуме в ушах, при заикании у детей.

Леканора съедобная

Леканора съедобная род накипных лишайников семейство леканоровых порядка круглоплодных. Из леканоры готовят лакмус. Таллом в виде беловатых, сероватых, желтоватых, коричневатых и других толстых или тонких корочек.

Лишайники - индикаторы состояния окружающей среды, они очень чувствительны к загрязнению атмосферы, поэтому в крупных городах, как правило, не встречаются. При повышение загрязнения воздуха отмечается исчезновение лишайников: сначала вымирают кустистые, потом листовые, потом накипные.

2.2 Особенности растений содержащих антоцианы

В сутки здоровому человеку необходимо не менее 200 мг этих веществ, а в случае болезни - не менее 300 мг. Поступая в организм человека с фруктами и овощами антоцианы проявляют действие, схожие с витамином Р, они поддерживают нормальное состояние кровяного давления сосудов, предупреждая внутренние кровоизлияния.

Черная смородина

Свежие ягоды чёрной смородины широко применяются в питании здорового человека как источник витамина «С». Из ягод варят варенье, делают желе, готовят компот, сок, пюре, мармелад, вино Свежезамороженные ягоды и сок черной смородины - великолепное природное средство для лечения острых респираторных заболеваний, бронхита и воспаления легких, при гастритах, язве желудка.

В ягодах черной смородины содержится в среднем 8% сахаров (преимущественно легкоусвояемых глюкозы и фруктозы), 2,5% органических кислот (яблочной, винной, лимонной), красящие и пектиновые вещества, микроэлементы (медь, марганец, железо, алюминий), летучие фитонциды, эфирные масла. Ягоды необычайно богаты калием -- веществом, выводящим из организма воду. Из витаминов содержатся В1, В2, РР, каротин.

Вишня

Вишня - диетический продукт, она повышает аппетит, улучшает процесс пищеварения. Плоды вишни оказывают легкое послабляющее воздействие.

Вишня обладает антисептическими и противовоспалительными свойствами. Вишневый сок утоляет жажду при повышенной температуре. Вишня благотворно влияет на центральную нервную систему, ее отвар применяли при психических заболеваниях и эпилепсии.

Слива

Сливы богаты витаминами и минералами, антицианинами, подавляющими опухолевые процессы.

Сливы - это замечательное средство для улучшения аппетита и уникальный источник витамина Е. Она способствует расслаблению гладкой мускулатуры внутренних органов организма. Варенье из слив дает легкий мочегонный и слабительный эффект и часто используется при лечении изжоги, запоров и других нарушений в работе желудочно-кишечного тракта.

Шиповник

Шиповник является настоящим рекордсменом по содержанию иммуностимулирующего витамина С, богаты плоды и витаминами А, К, Е, Р, антиоксидантами и другими минеральными и биологически активными веществами. Благодаря отсутствию токсичности, его можно принимать в любых дохах и количествах, не опасаясь развития побочных эффектов.

Отвары из шиповника являются желчегонным, поливитаминным, слабомочегонным, понижающим артериальное давление средством. Плоды и корни стимулируют выработку кровяных телец, укрепляют сосуды, улучшают пищеварение и аппетит, повышают сопротивляемость организма к простуде и различным инфекциям.

Сок и чай из шиповника полезен для почек, желудка, печени и всего желудочно-кишечного тракта, выводит соли, токсины и шлаки из организма, нормализует кровообращение, активизирует обмен веществ, улучшает память, замедляет старение, предотвращает атеросклероз, дарит хорошее настроение и бодрость.

Облепиха

Плоды облепихи и облепиховое масло уменьшают боли и прекращают воспалительные процессы, ускоряют грануляцию и эпителизацию тканей, способствуют быстрому заживлению ран и обладают бактерицидным и поливитаминным действием.Масло облепихи используют и для приема внутрь и для наружного применения. Оно обладает болеутоляющим эффектом, ранозаживляющими и противовоспалительными свойствами. Лечит пролежни, трофические язвы, гнойные раны, ожоги.

Употребляя облепиху регулярно и в небольших количествах, можно избежать многих заболеваний и поддерживать организм в зимний период.

Облепиховое масло незаменимо при ринитах, фарингитах, ларингитах, тонзиллитах. Листья облепихи накапливают дубильные вещества, которые являются действующим началом лекарственного средства -- гипорамина, обладающего противовирусной активностью. Получаемый из листьев облепихи гипорамин в форме таблеток для рассасывания применяется как лечебно-профилактическое средство при гриппе (А и В), а также при лечении других острых респираторных вирусных инфекций.

Антоцианы оказывают бактерицидное действие - они могут уничтожать различные виды вредоносных бактерий.

Полезные свойства антоцианов используются в медицине при производстве различных биологических добавок, особенно для применения в офтальмологии. Ученые обнаружили, что антоцианы хорошо накапливаются в тканях сетчатки. Они укрепляют ее сосуды, уменьшают ломкость капилляров, как это бывает, например, при диабетической ретинопатии. Антоцианы улучшают строение волокон и клеток соединительной ткани, восстанавливают отток внутриглазной жидкости и давление в глазном яблоке, что используют при лечении глаукомы.

Антоцианы являются сильными антиоксидантами - они связывают свободные радикалы кислорода и препятствуют повреждению мембран клеток. Это тоже положительно сказывается на здоровье органа зрения. Люди, регулярно употребляющие в пищу богатые антоцианами продукты, имеют острое зрение. Также их глаза хорошо переносят высокую нагрузку и легко справляются с утомляемостью.

Применение и биохимическая роль природных индикаторов.

Свойства природных индикаторов имеют широкое применение (приложение 3).

2.3 Исследование природных объектов на возможность использования их в качестве индикаторов

Для исследования были взяты плоды: облепиха, черная смородина, вишня, слива, шиповник.

Отделили соцветия от стеблей и растерли в фарфоровых ступнях до получения однородной массы. Разложили по колбам и провели экстракцию с помощью органического растворителя - ацетона. Колбы плотно прикрыли пробками и выдержали в течении недели. Экстракт отделили от основной массы и в полученный раствор опустили нарезанные фильтровальные бумажки. После пропитки их вынимали, высушивали при комнатной температуре, определяя цвет исходного экстракта на фильтровальной полоске. Затем одну полоску опускали в воду, вторую в NaOH, третью в HCl.

Результаты исследования (приложение 4).

Вывод:

Они широко используются в традиционной и нетрадиционной медицине. Синтез антоцианов в листьях растений в условиях антропогенного загрязнения может служить диагностическим признаком экологического состояния среды.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Химия - это наука, которая непосредственно связана с практической деятельностью человека. Исследуя растения на индикационные свойства, я определила, что в плодах, листья и цветах растений содержатся красители, обладающие индикаторными свойствами. В природе таких веществ большое количество. Получить растительные индикаторы можно из любого вида сырья (сахарного сиропа, свежих ягод, листьев и цветов растений) в виде отваров, вытяжек и сока.

Чтобы какое-либо вещество могло служить индикатором, оно должно удовлетворять следующим необходимым условиям:

* должно быть слабой кислотой или слабым основанием;

* его молекулы и ионы должны иметь разную окраску;

* окраска их должна быть чрезвычайно интенсивной, чтобы быть заметной при добавке к испытуемому раствору малого количества индикатора.

К сожалению, почти у всех природных индикаторов есть серьезный недостаток: их отвары довольно быстро портятся - скисают или плесневеют.

Поэтому отвар их надо готовить непосредственно перед опытом, но чаще используются более устойчивые спиртовые растворы. Другой недостаток - слишком широкий интервал изменения цвета. Поэтому в химических лабораториях используют синтетические индикаторы, резко изменяющие свой цвет в достаточно узких границах рН.

· Природные индикаторы можно использовать на уроках химии, элективных курсах.

· Растительные индикаторы можно использовать в быту. Сок столовой свеклы в кислой среде изменяет свой рубиновый цвет на ярко-красный, а в щелочной - на желтый. Зная свойство свекольного сока, можно сделать цвет борща ярким. Для этого к борщу следует добавить немного столового уксуса или лимонной кислоты.

· Для определения состава лекарств, которые употребляют для лечения, можно использовать природные индикаторы.

· Результаты исследовательской работы можно использовать для определения рН (водородный показатель) различных растворов, например, молочных продуктов, бульонов, лимонада и других, а также для определения кислотности почвы, так как на одной и той же почве в зависимости от ее кислотности один вид растений может давать высокий урожай, а другие будут угнетенными.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Артамонов В.И. Занимательная физиология растений. - М.: Агропромиздат, 1991. - 337с.

2. Байкова В.М. Химия после уроков. Петрозаводск «Карелия», 1976. - 175 с.

3. Большая Советская Энциклопедия: в 30 т.: т. 2 / Гл. ред.: Прохоров А.М. -- М.: Сов. Энцикл., 1970. -- 97 с.

4. Меженский В.Н. Растения-индикаторы. М.: ООО «Издательство ACT»; Донецк: «Сталкер», 2004 -- 76 с.

5. Оганесян Э. Т. Руководство по химии поступающим в вузы. - М.: Высш. школа, 1991. - 464с.

6. Семенов П.П. «Индикаторы из местного растительного материала», // журнал Химия в школе. №1, 1984 - 73 с.

7. Химическая энциклопедия: в 5 т.: т. 2 / Гл. ред.: Кнунянц И.Л. - М.: Сов. Энцикл., 1990 - 671 с.

8. Энциклопедия для детей. Том. 17. Химия / Гл. ред.: Володин В.А. - М.: Аванта+, 2002 - 640 с.

9. http://www.edudic.ru/. Биофлавоноиды. Химическая энциклопедия

10. http://ru.wikipedia.org/wiki/. Лакмус. Википедия. Свободная энциклопедия.

11. http://www. moizveti.ucoz.ru/. Мой цветочный мир.

12. http://travi.uvaga.biz/. Антоцианы. Лечебные травы.

13. http://www.valleyflora.ru/. Удивительный мир растений.

П РИЛОЖЕНИЕ 1

Названия растительных пигментов

Общая формула антоцианов.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Растения, содержащие антоцианы

Черная смородина

Облепиха

Шиповник

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

Применение природных индикаторов

ПРИЛОЖЕНИЕ 4

Изменение окраски экстрактов в кислых, щелочных и нейтральных средах

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Понятие об индикаторах, их классификация, история открытия и методика изготовления. Растительные пигменты, антоцианы и их свойства. Применение и биохимическая роль природных индикаторов. Определение рН среды средств бытовой химии и косметических средств.

творческая работа , добавлен 25.12.2013


Понятие, назначение и классификация индикаторов. Строение и свойства полианилина. Влияние природы инициатора и полимерной матрицы на структуру и свойства композиционных материалов. Синтез композитных материалов на основе пленки Ф-4СФ и полианилина.

курсовая работа , добавлен 18.07.2014


Понятие и сущность индикаторов. Индикаторные и безиндикаторные титриметрические методы. Индикаторы, особенности и требования к ним. Классификация индикаторов. Теоретические кривые титрования, их расчет и использование для выбора индикатора.

реферат , добавлен 23.01.2009


Подбор кислотно-основных индикаторов в зависимости от рассчитанных параметров протолитических ТКТ. Ионная и хромофорная теории, их синтез. Изменение окраски индикатора. Момент окончания титрования. Правильный выбор индикатора. Индикаторные погрешности.

реферат , добавлен 23.01.2009


Сущность и классификация методов кислотно-основного титрования, применение индикаторов. Особенности комплексонометрического титрования. Анализ методов осадительного титрования. Обнаружение конечной точки титрования. Понятие аргенометрии и тицианометрии.

контрольная работа , добавлен 23.02.2011


Понятие аминокислот, их сущность, строение, история открытия, структура, свойства, классификация, назначение и применение. Аммиак, его определение, основные физические и химические свойства, особенности получения, применение и физиологическое действие.

реферат , добавлен 17.12.2009


Характеристика, основные физические и химические свойства лития. Использование соединений лития в органическом синтезе и в качестве катализаторов. История открытия лития, способы получения, нахождение в природе, применение и особенности обращения.

доклад , добавлен 08.04.2009


Понятие индикаторов как химических веществ, изменяющих окраску, люминесценцию, образующих осадок при изменении концентрации какого-либо компонента в растворе. Обратимые и необратимые индикаторы, их основные виды. Точка эквивалентности - момент титрования.

презентация , добавлен 15.04.2014


История открытия элемента и его нахождение в природе. Способы получения металлов из руд, содержащих их окислы. Восстановление двуокиси титана углем, водородом, кремнием, натрием и магнием. Физические и химические свойства. Применение титана в технике.

реферат , добавлен 24.01.2011


История открытия стронция. Нахождение в природе. Получение стронция алюминотермическим методом и его хранение. Физические свойства. Механические свойства. Атомные характеристики. Химические свойства. Технологические свойства. Области применения.

Слайд 1

«Природные индикаторы» ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА
Работу выполнили ученицы 11 класса Муниципального автономного общеобразовательного учреждения Любохонская средняя общеобразовательная школа имени дважды Героя Советского Союза А.А Головачева Гунько Елена Алексеевна и учитель биологии и химии Ковальчук Елена Викторовна.
Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение Любохонская средняя общеобразовательная школа имени дважды Героя Советского Союза А.А Головачева.
пгт. Любохна, 2013г.

Слайд 2

СОДЕРЖАНИЕ
Глава 1. Введение Глава 2. Основная часть 2.1. Из истории индикаторов. Классификация индикаторов. 2.2. Природные индикаторы. Биохимическая роль природных индикаторов. Требования к индикаторам. Глава 3. Экспериментальная часть 3.1. Методика изготовления индикаторов из природного сырья. 3.2. Таблица с результатами исследований. 3.3. Определение среды растворов моющих средств для посуды с помощью растительных индикаторов. 4. Заключение. 5. Рекомендации. 6. Литература.

Слайд 3

1.Введение
Индикаторы – вещества, изменяющие свою окраску в зависимости от реакции среды. Название «индикаторы» происходит от латинского слова indicator, что означает «указатель». В химической лаборатории или на заводе индикаторы в наглядной форме расскажут о том, прошла ли до конца химическая реакция или нет, достаточно добавлено одного реактива к другому или нужно еще добавлять. При изучении кислот и оснований на уроках химии я узнала, что соки ярко окрашенных ягод, плодов и цветков обладают свойствами кислотно-основных индикаторов, то есть изменяют свою окраску при изменении кислотности среды. Меня заинтересовал вопрос: какие растения могут использоваться в качестве индикаторов? Можно ли приготовить растворы растительных индикаторов самостоятельно? И можно ли приготовленные растворы индикаторов использовать для определения реакции среды моющих средств для посуды, чтобы выявить, оказывают ли они негативное влияние на кожу рук. Актуальность темы заключается в том, что свойства растительных объектов могут быть использованы для применения в разных областях науки, таких как, например, химия.

Слайд 4

1.Введение
Цель работы: с помощью исследования доказать наличие природных индикаторов в растительных объектах, изучить их свойства, определить с их помощью реакцию среды растворов моющих средств для посуды. Задачи исследования: 1) Изучить литературные источники по теме; 2) Исследовать природные объекты на наличие индикаторов; 3)Изучить свойства индикаторов, содержащихся в природных объектах; 4)Провести исследование по определению реакции среды растворов моющих средств для посуды. Объекты исследования: ягоды вишни, клубники, рябины, черники, брусники, ежевики, черноплодной рябины, чёрной смородины; листья краснокочанной капусты, петрушки, чёрной смородины; плоды: свеклы; цветки: красной розы, красной герани, разноцветной гвоздики. Гипотеза исследования: если растения изменяют цвет в различных средах, то их можно использовать в качестве индикаторов Методы исследования: 1. Изучение научной литературы по данному вопросу 2. Качественный анализ. 3. Наблюдение.

Слайд 5

2.1. Из истории индикаторов
История индикаторов начинается в XVII веке. Еще в 1640 году ботаники описали гелиотроп – душистое растение с темно-лиловыми цветками (см. рисунок), из которого было выделено красящее вещество. Этот краситель, наряду с соком фиалок, стал широко применяться химиками в качестве индикатора. Об этом можно прочитать в трудах знаменитого физика и химика XVII века Роберта Бойля. В 1663 году был открыт лакмус – водный настой лишайника, растущего на скалах Шотландии. Роберт Бойль приготовил водный настой лакмусового лишайника для своих опытов. Склянка, в которой он хранил настой, понадобилась 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 гидроксида натрия и обнаружил, что в щелочной среде лакмус синеет. Так был открыт первый индикатор для обнаружения кислот и оснований, названный по имени лишайника лакмусом. Фенолфталеин, который применяется в виде спиртового раствора, приобретает в щелочной среде малиновый цвет, а в нейтральной и кислой он бесцветен. Синтез фенолфталеина впервые осуществил в 1871 году немецкий химик Адольф фон Байер, будущий лауреат Нобелевской премии. Что касается индикатора метилового оранжевого, открытого в 1887 году, он действительно оранжевый в нейтральной среде. В кислотах его окраска становится розово-малиновой, а в щелочах – желтой.

Слайд 6

2.1. Классификация индикаторов
Одни из самых распространенных – кислотно-основные индикаторы, которые изменяют цвет в зависимости от кислотности раствора. Происходит это потому, что в кислой и щелочной среде молекулы индикаторов имеют разное строение. Примером может служить общеизвестный индикатор фенолфталеин. В кислой среде это соединение находится в виде недиссоциированных молекул и раствор бесцветен, а в щелочной среде – в виде ионов и раствор имеет малиновый цвет. Помимо кислотно-основных применяют и другие типы индикаторов. 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 восстановленная формы имеют разные окраски. Например, окисленная форма дифениламина имеет фиолетовую окраску, а восстановленная – бесцветную. 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 (флуоресцируют) разным цветом в зависимости от рН раствора. При этом важно, что свечение индикатора не зависит от прозрачности и собственной окраски раствора. Нередко используются универсальные индикаторы – смесь нескольких индивидуальных индикаторов, подобранных так, что их раствор поочередно меняет окраску, проходя все цвета радуги при изменении кислотности раствора в широком диапазоне рН (например, от 1 до 11). Раствором универсального индикатора часто пропитывают полоски бумаги, которые позволяют быстро (хотя и с не очень высокой точностью) определить рН анализируемого раствора, сравнивая окраску полоски, смоченной раствором с эталонной цветовой шкалой.

Слайд 7

2.2 Природные индикаторы
Если нет настоящих химических индикаторов, то для определения среды растворов можно успешно применять индикаторы, выделенные из природного сырья. Исходным сырьем могут служить цветы герани, лепестки пиона или мальвы, ирис, темные тюльпаны или анютины глазки, а также ягоды малины, черники, черноплодной рябины, соки вишни, смородины, винограда, плоды крушины и черемухи. Эти природные индикаторы содержат окрашенные вещества (пигменты), способные менять свой цвет в ответ на то или иное воздействие и, попадая в кислую или щелочную среду, они наглядным образом сигнализируют об этом. Такими пигментами являются, прежде всего, антоцианы: в нейтральной среде приобретают пурпурную окраску, в кислой среде – красный цвет, в щелочной среде – зелено-желтый цвет. Именно антоцианы придают разнообразные оттенки розового, красного, голубого и лилового многим цветам, плодам и осенним листьям. Эта окраска часто зависит от рН клеточного содержимого, и потому может меняться при созревании плодов, отцветании цветков и увядании листьев Антоцианы - неустойчивые соединения, в клетках растений обычно содержится несколько различных антоцианов, и проявление их связано с химическим составом почвы и возрастом растения. Обычный чай – тоже индикатор. Если в стакан с крепким чаем капнуть лимонный сок или растворить несколько кристалликов лимонной кислоты, то чай сразу станет светлее. Если же растворить в чае питьевую соду, раствор потемнеет (пить такой чай, конечно, не следует). Чай же из цветков каркаде дает намного более яркие цвета. Индикатором являются и обычные чернила, которые под влиянием кислоты изменяют окраску с фиолетовой на зеленую, и вновь приобретают фиолетовую окраску при нейтрализации кислоты щелочью.

Слайд 8

2.2 Биохимическая роль индикаторов
Поступая в организм человека с фруктами и овощами, антоцианы проявляют действие, схожее с витамином Р, они поддерживают нормальное состояние кровяного давления и сосудов, предупреждая внутренние кровоизлияния. Антоцианы требуются клеткам головного мозга, улучшают память. Антоцианы – мощные антиоксиданты, которые сильнее в 50 раз витамина С. Многие исследования подтвердили пользу антоцианов для зрения. Наибольшая концентрация антоцианов содержится в чернике. Поэтому препараты, содержащие чернику, наиболее востребованы в медицине.

Слайд 9

2.2 Требования к индикаторам
Чтобы какое-либо вещество могло служить индикатором, оно должно удовлетворять следующим необходимым условиям: 1) должно быть слабой кислотой или слабым основанием; 2) его молекулы и ионы должны иметь разную окраску; 3) окраска их должна быть чрезвычайно интенсивной, чтобы быть заметной при добавке к испытуемому раствору малого количества индикатора. У природных индикаторов есть серьезный недостаток: их отвары довольно быстро портятся – скисают или плесневеют (более устойчивы спиртовые растворы). Другой недостаток – слишком широкий интервал изменения цвета. При этом трудно или невозможно отличить, например, нейтральную среду от слабокислой или слабощелочную от сильнощелочной.

Слайд 10

3.1. Собственные исследования
В течение лета готовила индикаторы. Исходным сырьем служили растения. Из всех собранных растений поочередно получала вытяжки. Для этого плоды измельчала, заливала водой и кипятила в течение 1-2 минут. Затем раствор охлаждала и отфильтровывала. Полученный фильтрат разбавляла спиртом из расчета два объема фильтрата и один объем спирта с целью предохранения его от порчи. Вытяжки из лепестков цветков и листьев готовила аналогично. Для приготовления индикаторов использовалась химическая посуда: пробирки, химические стаканы, пипетки, воронки, фильтровальная бумага, водяная баня. Потребовались также дистиллированная вода, растворы с кислотной и щелочной средой. Кислым раствором служил столовый уксус (9%), а щелочным – раствор стиральной (кальцинированной) соды. Приготовленные растительные индикаторы испытывала при действии на них кислыми и щелочными растворами. Были исследованы плоды, лепестки, листья, цветки следующих растений: вишня, клубника, черника, брусника, ежевика, черноплодная рябина, свекла, черная смородина, гвоздика, красная роза, краснокочанная капуста, красная герань, петрушка, рябина. Результаты исследования занесены в таблицу 1.

Слайд 11

3.2. Результаты исследования растений-индикаторов

ТАБЛИЦА 1:
СЫРЬЕ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ИНДИКАТОРОВ ЕСТЕСТВЕННЫЙ ЦВЕТ ИНДИКАТОРА ЦВЕТ РАСТВОРА ЦВЕТ РАСТВОРА
СЫРЬЕ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ИНДИКАТОРОВ ЕСТЕСТВЕННЫЙ ЦВЕТ ИНДИКАТОРА в кислой среде (рН > 7) в щелочной среде (рН Вишня (ягоды) Темно-красный Ярко-красный Грязно-зеленый
Клубника (ягоды) Розовый Оранжевый Светло-коричневый
Рябина (ягоды) Красный Малиновый Розовый
Черника (ягоды) Светло-фиолетовый Фиолетовый Грязно-зеленый
Брусника (ягоды) Темно-красный Желтый Оранжевый
Ежевика (ягоды) Темно-фиолетовый Красный Коричневый
Черноплодная рябина (ягоды) Бордовый Красный Грязно-зеленый
Свекла (плоды) Рубиновый Ярко-красный Желтый
Краснокочанная капуста (листья) Темно-фиолетовый Зеленый Сиреневый
Черная смородина (ягоды) Бордовый Красный Зеленый
Черная смородина (листья) Желто-зеленый Желтый Коричневый
Петрушка (листья) Желто-зеленый Светло-коричневый Желтый
Красная роза (цветы) Розовый Бордовый Ярко-красный
Разноцветная гвоздика (цветы) Бурый Бледно-розовый Желтый
Красная герань (цветы) Красный Оранжевый Светло-коричневый

Слайд 12

3.3. Определение среды растворов моющих средств для посуды с помощью растительных индикаторов

На уроках биологии я узнала, что внешняя поверхность эпидермиса покрыта микроскопически тонким слоем – кислотной мантией. В эпидермисе протекает множество биохимических процессов. В результате образуются кислоты – молочная, лимонная и другие. Плюс к этому: кожное сало и пот. Все это и составляет кислотную мантию кожи. Следовательно, нормальная кожа имеет кислую реакцию, рН кожи составляет в среднем 5,5. При использовании моющих средств для посуды, имеющих щелочную среду, мы нарушаем нормальную кислотную среду кожи рук. Для предохранения кожи рук от негативного воздействия моющие средства для посуды должны иметь значение рН, соответствующее значению рН кислотной мантии эпидермиса. С помощью приготовленных растворов природных индикаторов я проверила, какую среду имеют различные моющие средства для посуды.

Слайд 13

3.3. Реакция среды растворов моющих средств для посуды

ТАБЛИЦА 2:
№ Моющее средство для посуды Растительный индикатор Окраска индикатора Среда раствора
1 «Миф» Отвар краснокочанной капусты Бледно-зеленая Слабощелочная
2 «Fairy» Отвар краснокочанной капусты Зеленая Щелочная
3 «AOS» Отвар клубники Бледно-желтая Слабощелочная
4 «Pril» Отвар ягод черноплодной рябины Бледно-розовая Слабокислая

Слайд 14

4. Заключение

Проведя исследовательскую работу, я пришла к следующим выводам: - многие природные растения обладают свойствами кислотно-основных индикаторов, способных изменять свою окраску в зависимости от среды, в которую они попадают; - растворы растительных индикаторов можно использовать, например, в качестве кислотно-основных индикаторов для определения среды растворов моющих средств для посуды в домашних условиях; - самодельные индикаторы из природного сырья можно применять на уроках химии в школах, если существует проблема обеспечения школы химическими реактивами. По результатам исследования были доказаны индикаторные свойства исследуемых объектов. Причем, здесь наблюдается следующая закономерность – все данные природные объекты в кислотной среде преимущественно окрашиваются в красный цвет, а в щелочной среде – в зелено-желтый. И это доказывает, что они действительно содержат антоцианы. Данное исследование показало, что в природе существуют такие растительные объекты, которые меняют свою окраску в зависимости от кислотности среды. Поэтому мы можем назвать их природными индикаторами.

Слайд 15

1)Природные индикаторы можно использовать на уроках химии, элективных курсах. 2)Растительные индикаторы можно использовать и в быту. Сок столовой свеклы в кислой среде изменяет свой рубиновый цвет на ярко-красный, а в щелочной – на желтый. Зная свойство свекольного сока, можно сделать цвет борща ярким. Для этого к борщу следует добавить немного столового уксуса или лимонной кислоты. 3)Для определения состава лекарств, которые употребляют для лечения, можно использовать природные индикаторы. Многие лекарственные препараты представляют собою кислоты, соли и основания. Изучив их свойства, можно обезопасить себя. Например, аспирин (ацетилсалициловая кислота), многие витамины нельзя принимать на голодный желудок, так как кислоты, входящие в их состав, будут повреждать слизистую желудка. 4)Результаты исследовательской работы можно использовать для определения рН (водородный показатель) различных растворов, например, молочных продуктов, бульонов, лимонада и других, а также для определения кислотности почвы, так как на одной и той же почве в зависимости от ее кислотности один вид растений может давать высокий урожай, а другие будут угнетенными. 5)Моющие средства для посуды «Миф», «Fairy», «AOS» имеют щелочную и слабощелочную среду и при их применении необходимо использовать резиновые перчатки для защиты кожи рук от негативного воздействия, так как щелочная среда разрушает кислотную мантию эпидермиса; 6) В стихотворении известного английского поэта Р.Киплинга «Синие розы», есть такие строки: Как – то милой я принес целый ворох красных роз. Не взяла она – и в слезы, синие найди ей розы. Зря изъездил я весь свет – синих роз под солнцем нет. Конечно, нет малиновых васильков и синих ландышей, но придать цветам фантастическую окраску можно. В цилиндр налить концентрированный нашатырный спирт и поместить красный цветок розы. Через несколько минут можно наблюдать изменение окраски. При взаимодействии с парами нашатырного спирта окраска красной розы становится синей.

Слайд 16

6. Список литературы

1.Аликберова Л.Ю. Занимательная химия. – М.: АСТ-ПРЕСС, 2002. 2.Аликберова Л.Ю. Занимательная химия. Книга для учащихся, учителей и родителей. – М.: АСТ-ПРЕСС, 1999. 3.Оганесян Э.Т. Руководство по химии для поступающих в вузы. – М.: Высшая школа, 1998. 4.Савина Л.А. Я познаю мир. Детская энциклопедия. Химия. – М.: АСТ, 1996. 5.Новый энциклопедический словарь. – М.: Большая Российская энциклопедия. Ринол Классик, 2000. 6.Энциклопедический словарь юного химика. – М.: Педагогика, 1982. 7.Степин Б.Д., Аликберова Л.Ю. Занимательные задания и эффектные опыты по химии. – М.: Дрофа, 2002. 8.Интернет-ресурсы. 9. Пилипенко А.Т. «Справочник по элементарной химии». Киев «Наукова думка». 1973г. Стр.164 -167. 10. Байкова В.М. «Химия после уроков». 1976г. Стр. 90-95. 11. Научно – практический журнал «Химия для школьников» №4 2007г. стр.60 12. Учебно–методическая газета для учителей химии «Первое сентября», №22, 2007г. 13. Балаев И.И. «Домашний эксперимент по химии». 14. Назарова Т.С, Грабецкий А.А. «Химический эксперимент в школе» г. Москва. 1987г. 15. Информация с веб – сайта alchemic.ru «Добрые советы».

Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Введение

В своей жизни мы встречаемся с различными веществами, которые нас окружают. В этом году мы начали изучать интересный предмет - химию. Сколько же в мире веществ? Какие они? Зачем они нам нужны и какую пользу приносят?

На уроках при изучении темы «Важнейшие классы неорганических соединений» я познакомилась с индикаторами - лакмус, фенолфталеин и метиловый оранжевый. Что такое индикаторы? Индикаторы- это вещества, которые изменяют свой цвет в зависимости от среды раствора. С помощью индикаторов можно определить среду раствора.

Я решила выяснить как можно больше об этих удивительных веществах, и можно ли в качестве индикаторов использовать те природные материалы, которые есть дома.

Актуальность темы: сегодня большой интерес вызывают свойства растений и возможности применения их в химии, биологии и медицине.

Цель работы: изучить природные индикаторы и как их мы можем использовать в повседневной жизни.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

Изучить материал об индикаторах как химических веществах.

Изучить природные индикаторы.

Выяснить, как можно применять знания о природных индикаторах в повседневной жизни.

Для достижения поставленных задач я изучила литературу в библиотеке и кабинете химии, использовала материалы с сайтов Интернета, а так же использовала методы наблюдения, эксперимента, сравнения, анализа.

Моя работа состоит из трех глав. В первой главе я рассмотрела многообразии индикаторов и их химическую природу. Во второй, - какие растения являются индикаторами и их роль в природе и жизни человека. В третьей главе моё практическое исследование.

1.Химические индикаторы

1.1 История открытия индикаторов

Индикаторы (от лат.Indicator -указатель) - вещества, позволяющие следить за составом среды или за протеканием химической реакции. На сегодняшний день в химии известно большое количество различных индикаторов как химических, так и природных. К химическим индикаторам относятся кислотно-основные, универсальные, окислительно-восстановительные, адсорбционные, флуоресцентные, комплексонометрические и другие .

Пигменты многих растений способны менять цвет в зависимости от кислотности клеточного сока. Следовательно, пигменты являются индикаторами, которые можно применить для исследования кислотности других растворов. Общее название таких растительных пигментов флавоноиды. В эту группу входят так называемые антоцианы, которые обладают хорошими индикаторными свойствами.

Самый используемый в химии растительный кислотно-основной индикатор - лакмус. Он был известен уже в Древнем Египте и в Древнем Риме, где его использовали в качестве фиолетовой краски-заменителя дорогостоящего пурпура. Использование пигментов для определения среды раствора впервые научно применено Робертом Бойлем (1627 - 1691). 1663 год, в лаборатории, как обычно, кипела напряженная работа: горели свечи, в ретортах нагревались разнообразные вещества. В кабинет к Бойлю вошел садовник и поставил в углу корзину с великолепными темно-фиолетовыми фиалками. В это время Бойль собирался проводить опыт по получению серной кислоты. Восхищенный красотой и ароматом фиалок, ученый, захватив с собой букетик, направился в лабораторию. Его лаборант Уильям сообщил Бойлю, что вчера доставили две бутылки соляной кислоты из Амстердама. Бойлю захотелось взглянуть на эту кислоту, и, чтобы помочь Уильяму налить кислоту, он положил фиалки на стол. Затем он взял со стола букетик и отправился в кабинет. Здесь Бойль заметил, что фиалки слегка дымятся от попавших на них брызг кислоты. Чтобы промыть цветы, Бойль опустил их в стакан с водой. Через некоторое время он бросил взгляд на стакан с фиалками, и случилось чудо: темно-фиолетовые фиалки стали красными. Естественно, Бойль, как истинный ученый, не мог пройти мимо такого случая и начал исследования. Он обнаружил, что и другие кислоты окрашивают лепестки фиалок в красный цвет. Ученый подумал, что если приготовить из лепестков настой и добавить немного к исследуемому раствору, то можно будет узнать, кислый он или нет. Бойль начал готовить настои из целебных трав, древесной коры, корней растений. Однако самым интересным оказался фиолетовый настой, полученный из определенного лишайника. Кислоты изменяли его цвет на красный, а щелочи - на синий. Бойль распорядился пропитать этим настоем бумагу и затем высушить ее. Так была создана первая лакмусовая бумажка, которая теперь имеется в любой химической лаборатории. Таким образом, было открыто одно из первых веществ, которые Бойль уже тогда назвал индикаторами.

1.2. Разновидности индикаторов

Химический энциклопедический словарь среди индикаторов выделяет: адсорбционные, изотопные, кислотно-основные, окислительно-восстановительные, комплексонометрические, люминесцентные индикаторы.

Моя работа посвящена кислотно-основным индикаторам. С развитием химии росло число кислотно-щелочных индикаторов. Индикаторы, полученные в результате химического синтеза: фенолфталеин, введенный в науку в 1871 году немецким химиком А.Байером, и метилоранж, открытый в 1877году .

В наше время известны несколько сот искусственно синтезированных кислотно-щелочных индикаторов. С некоторыми из них мы можем познакомиться в школьной химической лаборатории. Фенолфталеин - в химии - индикатор, выраженный бесцветными кристаллами без вкуса и запаха. Температура плавления - 259-263°С. В медицине - слабительное средство (устаревшее название - пурген). В щелочной среде окрашивается в ярко-малиновый цвет, а в нейтральной и кислотной среде бесцветен. Лакмус (лакмоид) - индикатор, добываемый из некоторых лишайников, и окрашивающийся под действием кислот в красных цвет, а под действием щелочей - в синий . Метиловый оранжевый - кислотно-основной индикатор, синтетический органический краситель из группы азокрасителей. В кислотах проявляет розовую окраску, а в щелочах - желтую. В зависимости от кислотности среды изменяет окраску и краситель бриллиантовый зеленый (его спиртовой раствор используется как дезинфицирующее средство - «зеленка»). Для того чтобы проверить это надо приготовить разбавленный раствор бриллиантового зеленого: налить в пробирку несколько миллилитров воды и добавить одну - две капли аптечного препарата. Раствор приобретает красивый зелено - голубой цвет. В сильнокислой среде его окраска сменяется на желтый, а щелочной раствор обесцветится.

Таблица некоторых химических индикаторов:

В таблице приведены распространенные в лабораторной практике кислотно-основные индикаторы в порядке возрастания значений pH, вызывающих изменение окраски. Первая окраска соответствует значениям pH до интервала, вторая окраска - после интервала.

Однако наиболее часто в лабораторной практике используется универсальный индикатор - смесь нескольких кислотно - основных индикаторов. Он позволяет легко определить не только характер среды (кислотная, нейтральная, щелочная), но и значение кислотности (pH) раствора.

2. Индикаторы в природе

2.1.Антоцианы и каротиноиды

Природа - уникальное творение Вселенной. Этот мир красив, таинственен и сложен. Царство растений поражает многообразием красок. Цветовая палитра разнообразна и определяется химическим составом клеточного содержимого каждого растения, в состав которого входят пигменты - биофлавоноиды. Пигменты - это органические соединения, присутствующие в клетках и тканях растений и окрашивающие их. Расположены пигменты в хромопластах. Известно более 150 видов пигментов. К биофлавоноидам относятся, например, антоцианы и каротиноиды.

Широко распространенными в растительном мире красящими веществами являются антоцианы. Антоцианы (от греческих слов «цветок» и «синий») - природные красящие вещества. Антоцианы придают растениям окраску в диапазоне от розовой до темно- фиолетовой.

Строение антоцианов установлено в 1913 году немецким биохимиком Р.Вильштеттером. Первый химический синтез осуществлен в 1928 году английским химиком Р.Робинсоном. Они чаще всего растворены в клеточном соке, иногда встречаются в виде мелких кристаллов. Антоцианы легко извлечь из любых синих или красных частей растения. Если, к примеру, прокипятить нарезанный корнеплод столовой свеклы или листья краснокочанной капусты в небольшом количестве воды, то скоро она окрасится от антоциана в лиловый цвет.

Присутствие антоцианов в клеточном соке растений придает цветкам колокольчиков синий цвет, фиалок - фиолетовый, незабудок - небесно-голубой, тюльпанов, пионов, роз, георгинов - красный, а цветкам гвоздик, флоксов, гладиолусов - розовый. Почему же этот краситель является таким многоликим? Дело в том, что антоциан в зависимости от того, в какой среде он находится (в кислотной, нейтральной или щелочной), способен быстро изменять свой оттенок. Антоцианы обладают хорошими индикаторными свойствами: в нейтральной среде приобретают пурпурную окраску, в кислой среде - красный цвет, в щелочной среде - зелено-желтый цвет. К сожалению, почти у всех природных индикаторов есть серьезный недостаток: их отвары довольно быстро портятся - скисают или плесневеют (см Приложение 1) . Другой недостаток - слишком широкий интервал изменения цвета. При этом трудно или невозможно отличить, например, нейтральную среду от слабокислой или слабощелочную от сильнощелочной.

Растения с повышенной концентрацией антоцианов популярны в ландшафтном дизайне.

Каротиноиды (от латинского слова «морковь») - это природные пигменты от желтого до красно-оранжевого цвета, синтезируемые высшими растениями, грибами, губками, кораллами. Каротиноиды представляют собой полиненасыщенные соединения, в большинстве случаев содержат в молекуле 40 атомов углерода. Эти вещества неустойчивы на свету, при нагревании, при действии кислот и щелочей. Из растительных материалов каротиноиды могут быть выделены экстракцией органическими растворителями.

Естественные красители содержатся и в цветках, и в плодах, и в корневищах растений.

2.2 Индикационная геоботаника

В старинных народных поверьях нередко говорилось о травах и деревьях, способных обнаруживать различные клады. Существует много книг, посвященных цветам-геологам. В «Уральских сказах» П.П. Бажова написано о волшебных цветах и «разрыв-траве», открывающих людям кладовые меди, железа, золота. В последние годы были научно обоснованы связи между определенными растениями и месторождениями некоторых полезных ископаемых. Трёхцветные полевые фиалки, анютины глазки или полевой хвощ говорят человеку о том, что в почве, пусть и в минимальном количестве, но содержится цинк, золото. Розовый вьюнок и золотистая мать-и-мачеха целыми полянами разрастаются на глинистых и известковых почвах. Нередко по уродливому развитию некоторых растений можно узнать о присутствии в почве многих полезных ископаемых. Например, на почвах с обычным содержанием бора такие растения, как полынь, прутняк, солянка, растут высокими, а на почвах с повышенным содержанием этого элемента эти растения становятся карликовыми. Измененная форма лепестков мака указывает на то, что под землей находятся залежи свинца и цинка.

Поможет отыскать воду и определить, пресная она или соленая, солодка - крупное растение с темной зеленью и красно-фиолетовыми кистями цветов. Если растение цветет пышно - вода пресная, если слабо и на листьях появляется светлый налет - вода соленая .

Иногда в растениях накапливается так много ценных элементов, что они сами становятся «рудой». Очень редкий металл бериллий накапливают ягоды брусники, кора лиственницы, горицвет амурский. Оказалось, что обычная лебеда содержит много свинца, а шалфей - германий и висмут. Самым хорошим разведчиком оказалась полынь. Над рудными зонами она содержит много ртути, свинца, цинка, серебра, сурьмы, мышьяка. Накопление рудных элементов и тяжелых металлов не проходит для растения бесследно, внешний вид его меняется. Бор тормозит рост растений, вызывает ветвистость. Растения не цветут, отмирают корни. Избыток бериллия меняет форму ветвей у молодых сосен. Если в почве много железа, растения имеют ярко-зеленую листву, кажутся сильными и здоровыми. А с приходом осени они первыми желтеют и теряют листья. Высокая концентрация в почве марганца обесцвечивает листья .

Значит, изучая химический состав растений, можно открыть новые месторождения. И сейчас геоботанический метод все еще применяется на практике. Возникла даже наука - «индикационная геоботаника», изучающая растения, чутко реагирующие на изменения окружающей среды и помогающие обнаружить богатства земных недр.

3. Практическая часть: исследование природных индикаторов

Я решила выяснить, какие из имеющихся дома съедобных растений можно использовать в качестве кислотно-щелочных индикаторов. Для опыта взяла мороженые ягоды черники, клубники, вишни, малины, корнеплоды свеклы.

Для проведения опытов я использовала следующие материалы и оборудование: стаканы, воронки, пробирки, ступки с пестиками, нож, фильтровальную бумагу, воду, этиловый спирт, растворы гидроксида натрия и соляной кислоты.

Ягоды растирала в ступке, свеклу измельчила с помощью терки. Экстракцию пигмента (краски) из измельченного сырья проводили двумя способами: с помощью спирта и воды (см. Приложение 2).

Окрашенные спиртовые и водные растворы фильтровали с помощью бумажного фильтра и марли, чтобы избавить настой от частиц растений. Весь химический эксперимент проводился в школьном кабинете химии совместно с руководителем работы.

Опыт 1. Исследование изменение окраски приготовленных растворов в зависимости от среды.

В пробирки налили растворы щелочи и кислоты и добавляли растворы природных индикаторов. Отмечали изменение окраски растворов (см. Приложение 3).

Результаты исследования.

Шкала цветовых переходов настоев некоторых растений в различных средах.

Опыт 2. Исследование среды растворов бытовой химии.

С помощью природных приготовленных индикаторов я исследовала среду шампуня, которым пользуюсь дома, мыло детское, молочко для умывания, средство для мытья посуды (см. Приложение 4).

Результаты исследований.

В результате исследования я сделала вывод, что шампунь и пенка для умывания вполне подходят для применения. А вот средство для мытья посуды имеет щелочной характер и может влиять на кожу рук, т.к. наша кожа имеет слабокислую реакцию.

Опыт3. Нагревание до кипения раствора свеклы.

Водный раствор свеклы нагрели до кипения, и цвет изменился с насыщено красного до бледно-красного. При добавлении соляной кислоты цвет вернулся и даже стал более выраженным. Такое происходит при варке борща. Чтобы вернуть красивый насыщенный цвет можно добавить немного яблочной или уксусной кислоты.

Заключение

Эта работа оказалась очень интересной и полезной. Вызывает желание узнать и получить больше информации об использовании растений. В результате было доказано, что многие растения содержат антоцианы, благодаря которым они могут являться природными индикаторами. Их можно использовать как в быту, так и в химии для исследований. А еще я узнала, что поступая в организм человека с фруктами и овощами, антоцианы проявляют действие, схожее с витамином Р, они поддерживают нормальное состояние кровяного давления и сосудов, предупреждая внутренние кровоизлияния. Антоцианы требуются клеткам головного мозга, улучшают память. Они мощные антиоксиданты, которые сильнее в 50 раз витамина С. Многие исследования подтвердили пользу антоцианов для зрения. Наибольшая концентрация антоцианов содержится в чернике. Поэтому препараты, содержащие чернику, наиболее востребованы в медицине.

Поверхность нашей кожи имеет слабокислую среду, что защищает ее от бактерий и, изучив среду растворов веществ для личной гигиены, я пришла к выводу, что частое применение мыла, особенно подростками, неблагоприятно сказывается на коже. На кожу рук влияют также стиральный порошок, моющее средство для мытья посуды так как они имеют щелочную среду.

Итак, я пришла к выводу:

Цвет листьев, плодов, цветков растений определяется наличием пигментов, относящихся к группе антоцианов. Антоцианы содержатся в клеточном соке и хорошо растворимы в воде.

Представители изученных растений (вишня, малина, свекла, клубника, черника) могут быть использованы в качестве индикаторов.

Растительные индикаторы доступны, безопасны в использовании, экономичны.

Я не зря работала над этой темой, так как и мои маленькие открытия принесут пользу не только для меня, но и для других учащихся.

Летом можно набрать цветы и ягоды в саду и в лесу. Это могут быть ирисы, анютины глазки, тюльпаны, малина, вишня и т. п. Высушите собранные лепестки и плоды впрок (плоды можно заморозить), и можно смело использовать их как индикаторы.

Список литературы

В.И. Артамонов Зеленые оракулы. - Издательство «Мысль», 1989.

Л.А. Савина Я познаю мир. Детская энциклопедия. Химия. - М.: АСТ, 1996.

Б.Д. Степин, Л.Ю. Аликберова Занимательные задания и эффектные опыты по химии. - М.: Дрофа, 2002.

Г.И. Штремплер. Домашняя лаборатория. (Химия на досуге). - М., Просвещение, Учебная литература.- 1996.

Энциклопедический словарь юного химика. - М.: Педагогика, 1982.

Интернет-ресурсы

6.1 www.alhimik.ru

6.2 http://xumuktutor.ru/e-journal/2011/10/16/robert_boyle/

6.3http://www.inflora.ru/cosmetics/cosmetics258.html

Приложения

Фотографический отчет о проведенных исследованиях.

Приложение 1.

Фото спиртового и водного раствора на восьмой день после приготовления.

Приложение 2.

Фото процесса приготовления растворов природных индикаторов.

Приложение 3.

Фото опыта «Исследование изменение окраски приготовленных растворов в зависимости от среды (щелочная, кислая).

Приложение 4.

Фото опыта «Исследование среды растворов бытовой химии».

1.Средство для мытья посуды

2.Пенка для умывания

3. Шампунь

4. Стиральный порошок

5. Хозяйственное мыло

«Школа – интернат для детей с нарушением зрения»

В МИРЕ

ИНДИКАТОРов

ВВЕДЕНИЕ

Индикаторы широко используют в химии, в том числе и в школе. Любой школьник, скажет, что такое фенолфталеин, лакмус или метилоранж. При знакомстве с кислотами и основаниями я узнал, что при добавлении того или иного индикатора в кислотную или щелочную среду, растворы меняют свою окраску. Поэтому индикаторы используются для определения реакции среды (кислая, щелочная или нейтральная). Ещё нам рассказали, что соки ярко окрашенных ягод, плодов и цветков обладают свойствами кислотно-основных индикаторов, т. к. тоже изменяют свою окраску при изменении кислотности среды.

Меня заинтересовал вопрос: какие растения могут использоваться в качестве индикаторов? Можно ли приготовить растворы растительных индикаторов самостоятельно? Пригодны ли самодельные индикаторы для использования в домашних условиях, например, для определения среды продуктов питания или средств бытовой химии с целью выявления их негативного влияния на кожу рук? Думаю, актуальность темы заключается в том, что свойства растительных объектов могут быть использованы для применения в разных областях науки, например, таких как химия.

Гипотеза: растворы растительных индикаторов можно приготовить самостоятельно и применять в домашних условиях для определения среды некоторых напитков и растворов моющих средств.

Цель работы : Изучить действие химических и природных индикаторов в различных средах.

Задачи:

Изучить литературные источники по теме;

Рассмотреть классификацию индикаторов;

Сделать определенные выводы по применению индикаторов в быту и природе;

Научиться выделять индикаторы из природного сырья;

Исследовать действие природных индикаторов в различных средах (определить среду растворов некоторых продуктов питания, ягодных соков и растворов моющих средств для посуды).

I . ИСТОРИЯ ОТКРЫТИЯ ИНДИКАТОРОВ

Впервые вещества, меняющие свой цвет в зависимости от среды, обнаружил в XVII веке английский химик и физик Роберт Бойль.Он провел тысячи опытов. Вот один из них.

В лаборатории горели свечи, в ретортах что-то кипело, когда некстати зашел садовник. Он принес корзину с фиалками. Бойль очень любил цветы, но предстояло начать опыт. Он взял несколько цветков, понюхал и положил их на стол. Опыт начался, открыли колбу, из нее повалил едкий пар. Когда же опыт кончился, Бойль случайно взглянул на цветы, они дымились. Чтобы спасти цветы, он опустил их в стакан с водой. И – что за чудеса - фиалки, их темно-фиолетовые лепестки, стали красными. Случайный опыт? Случайная находка? Роберт Бойль не был бы настоящим ученым, если бы прошел мимо такого случая. Ученый велел готовить помощнику растворы, которые потом переливали в стаканы и в каждый опустили по цветку. В некоторых стаканах цветы немедленно начали краснеть. Наконец, ученый понял, что цвет фиалок зависит от того, какие вещества содержатся в растворе. Затем Бойль заинтересовался, что покажут не фиалки, а другие растения.

Он приготовил для своих опытов водный настой лакмусового лишайника. Склянка, в которой он хранил настой, понадобилась 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 гидроксида натрия и обнаружил, что в щелочной среде лакмус синеет.

Эксперименты следовали один за другим, проверялись васильки и другие растения, но всё же лучшие результаты дали опыты с лакмусовым лишайником. Так, в 1663 году, был открыт первый индикатор для обнаружения кислот и оснований, названный по имени лишайника лакмусом.

В 1667 году Роберт Бойль предложил пропитывать фильтровальную бумагу отваром тропического лишайника – лакмуса, а также отварами фиалок и васильков.Высушенные и нарезанные «хитрые» бумажки Роберт Бойль назвал индикаторами, что в переводе с латинского означает «указатель», так как они указывают на среду раствора.

Именно индикаторы помогли ученому открыть новую кислоту - фосфорную, которую он получил при сжигании фосфора и растворении образовавшегося белого продукта в воде.

Лакмус стал самым древним кислотно-основным индикатором. Надо сказать, что само красящее вещество лакмус был известен ещё в Древнем Египте и Древнем Риме. Его добывали из некоторых видов лишайников, произраставших на скалах Шотландии, и использовали в качестве фиолетовой краски, но со временем, рецепт его приготовления был утерян.

В 1640 году ботаники описали гелиотроп – душистое растение с темно-лиловыми цветками, из которого тоже было выделено красящее вещество. Этот краситель наряду с соком фиалоктоже стал широко применяться химиками в качестве индикатора, который в кислой среде был красным, а в щелочной – синим.

Позже, в серединеXIX века химики научились искусственно синтезировать кислотно–основные индикаторы. Так в 1871 годунемецкий химик-органик Адольф фон Байер, будущий лауреат Нобелевской премии, впервые осуществил синтез фенолфталеина.

В наши дни известны несколько сот кислотно-основных индикаторов, искусственно синтезированных.

II . ХИМИЧЕСКИЕ ИНДИКАТОРЫ

Слово «индикатор» применяется в разных областях человеческой деятельности – механике, математике, биологии, экологии, экономике, в социальных, общественных науках и прочих.

Индикатор (от лат инскогоindicator - указатель) - это прибор, устройство, информационная система, вещество или объект, отображающий изменения какого-либо параметра контролируемого процесса или состояния объекта в форме, наиболее удобной для непосредственного восприятия человеком визуально, акустически, тактильно или другим легко интерпретируемым способом. Мы будем рассматривать только химические индикаторы.

Химические индикаторы - это вещества, изменяющие окраску, люминесценцию или образующие осадок при изменении концентрации какого-либо компонента в растворе. Они бывают природного и химического происхождения. Индикаторы применяют чаще всего для установления конца какой-либо химической реакции или концентрации водородных ионов по легко заметному признаку.Химические индикаторы делят обычно на несколько групп.

В школе используются самые распространенные кислотно – основные индикаторы. Их преимуществом является дешевизна, быстрота и наглядность исследования. Это растворимые органические соединения, которые меняют свой цвет в зависимости от концентрации ионов водорода Н + (рН среды). Происходит это потому, что в кислой и щелочной среде молекулы индикаторов имеют разное строение. Примером может служить общеизвестный индикатор фенолфталеин. В кислой среде это соединение находится в виде недиссоциированных молекул и раствор бесцветен, а в щелочной среде – в виде ионов и раствор имеет малиновый цвет. Такие индикаторы резко изменяют свой цвет в достаточно узких границах рН.

Универсальные индикаторы – это смеси нескольких индивидуальных индикаторов, подобранных так, что их раствор поочередно меняет окраску, проходя все цвета радуги при изменении кислотности раствора в широком диапазоне рН.

pH - водородный показатель. Это понятие ввёл датский химик Сёренсен для точной числовой характеристики среды раствора и предложил математическое выражение для его определения:

рН = -lg .

Характер среды имеет большое значение в химических и биологических процессах. В зависимости от типа среды эти процессы могут протекать с различными скоростями и в разных направлениях. Поэтому во многих случаях важно как можно более точно определять среду раствора. При рН = 7 – среда нейтральная, при рН 7 – щелочная. Среду исследуемого раствора можно приблизительно определить по окраске индикаторов.

Больше всего распространены индикаторы лакмус, фенолфталеин и метилоранж.

Самым первым появился кислотно-основный индикатор лакмус . Фактически природный лакмус представляет собой сложную смесь.Это порошок черного цвета, растворим в воде, 95 % спирте, ацетоне, ледяной уксусной кислоте. Его основными компонентами являются: азолитмин (C 9 H 10 NO 5) и эритролитмин (С 13 H 22 O 6).

Окраска лакмуса в различных средах изменяется следующим образом:

Фенолфталеин С 20 Н 14 О 4 (продается в аптеке под названием "пурген") - белый мелкокристаллический порошок, растворим в 95% спирте, но практически не растворим в воде. Применяется в виде спиртового раствора, приобретает в щелочной среде малиновый цвет, а в нейтральной и кислой он бесцветен.

Метиловый оранжевый , C 14 H 14 N 3 O 3 SNa , - кристаллический порошок оранжевого цвета, умеренно растворим в воде, нерастворим в органических растворителях. Метилоранж действительно оранжевый в нейтральной среде. В кислотах его окраска становится розово-малиновой, а в щелочах – желтой.

В зависимости от кислотности среды изменяет окраску и краситель бриллиантовый зеленый (его спиртовой раствор используется как дезинфицирующее средство – зеленка). В сильнокислой среде его окраска желтая, а в сильнощелочной среде раствор обесцвечивается.

Помимо кислотно-основных известны и другие типы индикаторов:адсорбционные, комплексонометрические, флуоресцентные, изотопные, окислительно-восстановительные и прочие.

универсальной индикаторной бумагой. В основе - смеси индикаторов, позволяющие определить значение рН растворов в большом диапазоне концентраций (1-10; 0-12). Растворами таких смесей - «универсальных индикаторов» обычно пропитывают полоски «индикаторной бумаги», с помощью которых можно быстро (с точностью до десятых долей рН) определить кислотность исследуемых водных растворов. Для более точного определения полученный при нанесении капли раствора цвет индикаторной бумаги немедленно сравнивают с эталонной цветовой шкалой.

III . ПРИРОДНЫЕ ИНДИКАТОРЫ

Кислотно-основные индикаторы бывают не только химическими. Они находятся вокруг нас, только обычно мы об этом не задумываемся. Когда нет настоящих химических индикаторов, то для определения среды растворов можно успешно применять самодельные индикаторы из природного сырья.

Исходным сырьем могут служить цветы герани, лепестки пиона или мальвы, ирис, темные тюльпаны или анютины глазки, а также ягоды малины, черники, черноплодной рябины, соки вишни, смородины, винограда, плоды крушины и черемухи.

Эти природные индикаторы содержат окрашенные вещества (пигменты), способные менять свой цвет в ответ на то или иное воздействие. И, попадая в кислую или щелочную среду, они наглядным образом сигнализируют об этом.

Такими пигментами являются, прежде всего, антоцианы . Они имеют (преимущественно) красный цвет в кислой среде и синий или зеленый - в щелочной. Пример:

Именно антоцианы придают разнообразные оттенки розового, красного, голубого и лилового многим цветам, плодам и осенним листьям. Эта окраска часто зависит от рН клеточного содержимого, и потому может меняться при созревании плодов, отцветании цветков и увядании листьев.

Антоцианы - неустойчивые соединения, в клетках растений обычно содержится несколько различных антоцианов, и проявление их связано с химическим составом почвы и возрастом растения.

Обычный чай – тоже индикатор. Если в стакан с крепким чаем капнуть лимонный сок или растворить несколько кристалликов лимонной кислоты, то чай сразу станет светлее. Если же растворить в чае питьевую соду, раствор потемнеет (пить такой чай, конечно, не следует). Чай же из цветков каркаде дает намного более яркие цвета.

Индикатором являются и обычные чернила, которые под влиянием кислоты изменяют окраску с фиолетовой на зеленую, и вновь приобретают фиолетовую окраску при нейтрализации кислоты щелочью.

Сок столовой свеклы в кислой среде изменяет свой рубиновый цвет на ярко-красный, а в щелочной – на желтый. Зная свойство свекольного сока, можно сделать цвет борща ярким. Для этого к борщу следует добавить немного столового уксуса или лимонной кислоты.

Вот список растений, листья или плоды которых можно использовать для приготовления природных индикаторов.

Находясь летом в отпуске, можно засушить лепестки цветов и ягоды, из которых по мере необходимости готовить растворы, и таким образом обеспечить себя индикаторами.

Соки или отвары ярко окрашенных плодов или других частей растений, используемые в качестве природных индикаторов необходимо хранить в темной посуде. К сожалению, у природных индикаторов есть серьезный недостаток: их отвары довольно быстро портятся – скисают или плесневеют. Поэтому в химических лабораториях используют синтетические индикаторы, резко изменяющие свой цвет в достаточно узких границах рН.

IV . ПРИМЕНЕНИЕ ИНДИКАТОРОВ

Индикаторы позволяют быстро и достаточно точно контролировать состав жидких сред, следить за изменением их состава или за протеканием химической реакции.

Как уже было сказано, в растениях очень много природных пигментов, природных индикаторов, большая часть которых относится к антоцианам.

Так как антоцианы обладают хорошими индикаторными свойствами, то их можно применять как индикаторы для идентификации кислотной, щелочной или нейтральной среды, как в химии, так и в быту. От кислотности среды зачастую зависит и поведение веществ, и характер реакции.

Природные индикаторы находят применение во многих областях человеческой деятельности: в медицине и экологии, в сельском и народном хозяйстве, в пищевой промышленности и в быту.

Так же антоцианы применяются в косметике, т.к. обладают стабилизирующим эффектом и являются коллагенами и в пищевой промышленности в виде добавки E163 в качестве природных красителей. Они применяются в производстве кондитерских изделий, напитков, йогуртов и других пищевых продуктов.

1. Биохимическая роль индикаторов и применение в медицине

Данные последних лет свидетельствуют, что красящие вещества растений выполняют огромную биохимическую роль, обладают многообразными лечебными эффектами и благотворно влияют на организм человека.

Антоцианы являются мощными антиоксидантами, которые сильнее в 50 раз витамина С. Многие исследования подтвердили пользу антоцианов для зрения. Наибольшая концентрация антоцианов содержится в чернике. Поэтому препараты, содержащие чернику, наиболее востребованы в медицине.

Образуя комплексы с радиоактивными элементами, которые губительно действуют на наш организм, антоцианы способствуют быстрому выведению их из организмов. Таким образом, антоцианы являются гарантами долгой и здоровой жизни клеток, а значит, продлевают и нашу жизнь. Они оказывают защитное действие на сосуды, уменьшая их ломкость, помогают снизить уровень сахара в крови.

Поступая в организм человека с фруктами и овощами, антоцианы проявляют действие, схожее с витамином Р, они поддерживают нормальное состояние кровяного давления и сосудов, предупреждая внутренние кровоизлияния. Антоцианы требуются клеткам головного мозга, улучшают память.

Антоцианы обладают уникальными свойствами – подавляют рост опухолей. Так, например недавние исследования показали, что употребление антоцианов в пищу помогает сократить риск заболевания раком пищевода и прямой кишки. Приготовленные из растений, содержащих антоцианы, водные и подкисленные настои в течение нескольких часов уничтожали бактерии дизентерии и брюшного тифа. Антоцианы помогают предотвратить развитие катаракты и в целом оказывают благоприятное воздействие на весь организм. Поэтому овощи и фрукты ярких цветов считаются полезными для организма.

2. Применение природных индикаторов в народном хозяйстве

Кроме медицины антоцианы также используются и в других областях народного хозяйства. Например, в сельском хозяйстве, для оценки химического состава почвы, степени её плодородия, при разведке полезных ископаемых. Добавив в антоциановый раствор горсть земли, можно сделать заключение о ее кислотности, т. к. на одной и той же почве в зависимости от ее кислотности один вид растений может давать высокий урожай, а другие будут угнетенными.

«Или взять хотя бы всем известный картофель. Он имеет различную окраску кожуры, глазков, проростков и мякоти. Различие окраски картофеля зависит от содержащихся в нем пигментов. Окрашенные клубни картофеля, как правило, богаче необходимыми для нашего организма веществами. Так, например, клубни с желтой мякотью имеют повышенное содержание жира, каротиноидов, рибофлавина и комплекса флавоноидов.».

«За счет способности антоцианов менять свою окраску можно наблюдать изменение цвета клубней картофеля в зависимости от применения минеральных удобрений и ядохимикатов. При внесении фосфорных удобрений картофель становиться белым, сульфат калия придаёт розовый цвет. Окраска клубней меняется под влиянием ядохимикатов, содержащих медь, железо, серу, фосфор и другие элементы. Такими свойствами обладают и другие растения содержащие природные индикаторы. Что позволяет оценить экологическую обстановку. При экологическом мониторинге загрязнений, использование растений содержащих природные индикаторы часто дает более ценную информацию, чем оценка загрязнения приборами. К тому же такой способ мониторинга состояния окружающей среды проще и экономичнее» (Н.Н.Третьяков. Учебник по агрономии).

3. Применение индикаторов в быту

Растительные индикаторы можно использовать и в быту.

Индикаторы помогают определять среду растворов различных средств бытовой химии и косметических средств, удалять пятна растительного происхождения.

Даже хозяйки используют индикаторы, чтобы борщ был ярко-красным - в него перед окончанием варки добавляют немного пищевой кислоты – уксусной или лимонной; цвет меняется прямо на глазах.

Давненько было в моде писать приглашения на лепестках цветов; а писали их в зависимости от цветка и желаемого цвета надписи раствором кислоты или щелочи, пользуясь тонким пером или заостренной палочкой.

Ещё в прошлом веке реакцию йода с крахмалом (в результате которой все окрашивается в синий цвет) использовали, чтобы уличить недобросовестных торговцев, которые добавляли в сметану «для густоты» пшеничную муку. Если на образец такой сметаны капнуть йодной настойки, синее окрашивание сразу выявит подвох.

Раньше лакмус использовали в качестве красителя, но когда изобрели синтетические красители, использование лакмуса ограничилось. Для этой цели служат полоски фильтрованной бумаги, пропитанной раствором лакмуса.

V

1. Приготовление природных индикаторов

из растительного сырья

Задачи :

1. Получить природные индикаторы из доступных природных объектов.2. Составить шкалу изменения цвета для каждого индикатора.

Объект исследования:

Предмет исследования:

Методы исследования:

Из литературы я узнал, что приготовить вытяжку природных индикаторов можно разными способами – кипячением в воде или экстрагированием каким-либо растворителем, например – спиртом. Я приготовил индикаторы способом кипячения.

В качестве природных индикаторов были отобраны ягоды брусники, клюквы, черной смородины, свекла, морковь, куркума и черный чай.

1. Изготовление индикаторов.

Для приготовления растительных индикаторов я взял по 50 г сырья, измельчил, залил 100 мл воды и прокипятил в течение 1-2 минут. Это приводит к разрушению мембран клеток, и антоцианы свободно выходят из клеток, окрашивая воду. Полученные отвары были охлаждены и профильтрованы. С целью предохранения от порчи, в полученный фильтрат добавил спирт в соотношении 2:1.

2. Изучение действия индикаторов в различных средах, составление таблицы изменения цвета.

Получив растворы индикаторов, я проверил, какую окраску они имеют в разных средах.

По несколько капель каждого образца добавлял в растворы соляной кислоты HCl (среда кислая) и гидроксида натрия NaOH (среда щелочная).

Вывод. Все индикаторы изменили свой цвет в кислой и в щелочной среде. Лучше себя показали индикаторы из свеклы, чёрной смородины, брусники и клюквы. Не все вещества обладают ярко выраженными индикаторными свойствами. Черный чай изменяет цвет только в кислоте, а морковь и куркума - только в щелочной. Все данные исследования внесены в таблицу:

Вот мои лучшие индикаторы

2. Определение среды некоторых средств бытовой химии с помощью полученных индикаторов

Цель: с помощью полученных индикаторов исследовать косметико-гигиенические и моющие средства.

Оборудование: образцы моющих и косметико-гигиенические средств; растительные индикаторы (из брусники, клюквы, черной смородины и свеклы); пробирки.

Ход опыта : Я растворил выбранные образцы моющих средств и средств бытовой химии в воде, и поочередно добавлял к полученным растворам растворы моих индикаторов. Результаты исследований занесены в таблицу.

Результаты исследований:

Средство для мытья стекол и хозяйственное мыло имеют слабо-щелочную среду раствора, поэтому эти средства не должны попадать в глаза и разрушают естественную защиту кожи.

На уроках биологии и химии я узнал, что внешняя поверхность эпидермиса покрыта микроскопически тонким слоем – кислотной мантией. В эпидермисе протекает множество биохимических процессов. В результате образуются кислоты – молочная, лимонная и другие. Плюс к этому: кожное сало и пот. Все это и составляет кислотную мантию кожи. Следовательно, нормальная кожа имеет кислую реакцию, рН кожи составляет в среднем 5,5.

При использовании моющих средств, имеющих щелочную среду, мы нарушаем нормальную кислотную среду кожи рук. Для предохранения кожи рук от негативного воздействия таких средств, нужно работать с ними только в перчатках. Ещё лучше, пользоваться другими средствами: например, руки мыть хорошим туалетным мылом или гелем, или детским мылом, в которые добавлены нейтрализующие щелочь вещества. Они меньше раздражают кожу.

Шампунь в моей семье правильный, среда его раствора близка к среде кожи головы – он совершенно безопасен.

3. Определение среды растворов некоторых

кисломолочных продуктов

Так же я проверил реакцию среды кисломолочных продуктов, имеющихся у нас дома. Но так как растворы природных индикаторов закончились, я работал с бумажным универсальным индикатором. Опустив индикаторную полоску в кефир и домашнюю простоквашу, я заметил, что бумажка порозовела. Я доказал наличие кислоты в этих продуктах.

Это молочная и другие органические кислоты, которые усиливают выделение желудочного сока, улучшают функционирование кишечника, нормализуют его микрофлору. Ученые утверждают, что кисломолочные культуры легче, по сравнению с натуральным молоком, усваиваются организмом и препятствуют размножению вредных патогенных микробов, вызывающих гнилостные процессы.

Хорошо, что в нашей семье любят такие продукты.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Из литературных и интернет-источников я узнал о действиях химических и природных индикаторов в различных средах, т.е. достиг своей главной цели. Узнал, на какие группы делятся индикаторы, как ведут себя в кислотных, основных и щелочных средах. Оказывается, индикаторы можно использовать для различных целей. Например, чтобы отстирать пятно от ягод сначала нужно застирать вещь в кислой среде, а только потом обычным моющим средством. И еще можно использовать индикаторы для того, чтобы с их помощью определить среду моющих средств и выбрать наиболее приемлемое средство.

После проведения ряда опытов я убедился, что индикаторы в действительности являются веществами, изменяющими окраску при изменении концентрации ионов водорода в растворе, и подтвердил свою гипотезу.

В современном мире при огромнейшем разнообразии химических веществ необходимо знать правила правильного использования этих веществ. Не пренебрегайте инструкцией по применению.

Проведя исследовательскую работу, я пришел к следующим выводам:

Многие природные растения обладают свойствами кислотно-основных индикаторов, способных изменять свою окраску в зависимости от среды, в которую они попадают. Это, так называемые, природные индикаторы, ярко окрашенные цветы и плоды растений;

Растворы растительных индикаторов можно использовать, например, в качестве кислотно-основных индикаторов для определения среды растворов гигиенически-моющих средств и качества продуктов в домашних условиях;

Самодельные индикаторы из природного сырья можно применять на уроках химии в школах, если существует проблема обеспечения школы химическими реактивами.

К сожалению, почти у всех природных индикаторов есть серьезный недостаток: их отвары довольно быстро портятся, поэтому чаще используются более устойчивые спиртовые растворы. Положительным моментом является то, что они экологически безопасны, и их можно приготовить и использовать в домашних условиях.

Надеюсь, что моя работа привлечёт внимание учащихся и педагогов, так как полученная информация может быть использована в узко прикладном направлении, например в домашнем хозяйстве и на даче. А ещё надеюсь, что моя работа будет способствовать развитию у ребят любознательности и наблюдательности.

1. Растительные индикаторы можно использовать и в быту. Сок столовой свеклы в кислой среде изменяет свой рубиновый цвет на ярко-красный, а в щелочной – на желтый. Зная свойство свекольного сока, можно сделать цвет борща ярким. Для этого к борщу следует добавить немного столового уксуса или лимонной кислоты.

2. Для определения состава лекарств, которые употребляют для лечения, можно использовать природные индикаторы. Многие лекарственные препараты представляют собою кислоты, соли и основания. Изучив их свойства, можно обезопасить себя. Например, аспирин (ацетилсалициловую кислоту) и многие витамины нельзя принимать на голодный желудок, так как кислоты, входящие в их состав, будут повреждать слизистую желудка.

3. Результаты исследовательской работы можно использовать для определения среды различных растворов, например, молочных продуктов, бульонов, лимонада и других, а также для определения кислотности почвы, т. к. в зависимости от этого один вид растений может давать высокий урожай, а другие будут угнетенными.

4. "Народный" способ для определения кислотности почвы. Положите в стеклянную посуду 3-4 листа черной смородины или вишни и залейте их стаканом кипятка. Когда вода остынет, бросьте в нее комочек земли. Если вода покраснеет - почва определенно кислая, посинеет - слабокислая, а если станет зеленой - нейтральная.

5. Моющие средства для посуды имеют щелочную среду и при их применении необходимо использовать резиновые перчатки для защиты кожи рук от негативного воздействия, т. к. щелочная среда разрушает кислотную мантию эпидермиса.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

Аликберова Л.Ю. Занимательная химия. – М.: АСТ-ПРЕСС, 2002.

Аликберова Л.Ю. Занимательная химия. Книга для учащихся, учителей и родителей. – М.: АСТ-ПРЕСС, 1999.

Байкова В.М. Химия после уроков. - Петрозаводск: Карелия, 1984.

Балаев И.И. Домашний эксперимент по химии.(Пособие для учителя) - М.: Просвещение, 1977.

Габриелян О.С. Химия.11 класс. Базовый уровень: учеб.для ОУ. - М.: Дрофа. 2008.

Кременчугская М. Химия. – М.: Филологическое общество «Слово»,1995.

Крешков А.П. Основы аналитической химии, 3 изд., кн. 2 – М., 1971.

Леенсон И.А. Занимательная химия. - М.: РОСМЭН, 2001.

9. Назарова Т.С, Грабецкий А.А. Химический эксперимент в школе. – М. 1987.

10. Научно – практический журнал «Химия для школьников», №4, 2007.

11.Нифантьев Э.Е. Внеклассная работа по химии с использованием хроматографии.- М.: Просвещение, 1982.

12. Савина Л.А. Я познаю мир. Детская энциклопедия. Химия. – М.: АСТ, 1996.

13. Степин Б.Д., Аликберова Л.Ю. Занимательные задания и эффектные опыты по химии. – М.: Дрофа, 2002.

14. Пилипенко А.Т. Справочник по элементарной химии. – Киев.Наукова думка. 1973.

15. Учебно–методическая газета для учителей химии «Первое сентября», №22, 2007.

16. Храмов В.А. Аналитическая биохимия. - Волгоград: Издательство «Учитель», 2007.

17. Штемплер Г.И. Химия на досуге. – М.: Просвещение, «Учебная литература», 1996.

18. Энциклопедический словарь юного химика. – М.: Педагогика, 1982.

Интернет-ресурсы:

1. http://www.xumuk.ru/encyklopedia/1684.html

3. http://ru.wikipedia.org/wiki.

4. http://www.alhimik.ru

5. http://www.planetseed.com/ruru

6. http ://www . alchemic.ru. «Добрые советы».

Просмотр содержимого презентации
«В мире индикаторов»

В мире индикаторов

Исследовательский проект

ученика 8 класса

Гоголева Сергея,

руководитель Захарова Л.Ю.

Цель работы: Изучить действие химических и природных индикаторов в различных средах

• изучить литературные источники по теме; рассмотреть классификацию индикаторов; сделать определенные выводы по применению индикаторов в быту и природе; научиться выделять индикаторы из природного сырья; исследовать действие природных индикаторов в различных средах.
• изучить литературные источники по теме;
• рассмотреть классификацию индикаторов;
• сделать определенные выводы по применению индикаторов в быту и природе;
• научиться выделять индикаторы из природного сырья;
• исследовать действие природных индикаторов в различных средах.

Из истории открытия…

Роберт Бойль, английский химик

и физик XVII века, впервые обнаружил

вещества, меняющие свой цвет

в зависимости от среды.

лакмусовый

лишайник

лакмусовые

гелиотроп

Индикатор (от латинского indicator - указатель)

индикатор напряжения

индикатор часового типа

индикатор

заряда батареи

индикатор

скрытой проводки

индикатор уровня звука

индикатор износа шин

ХИМИЧЕСКИЕ ИНДИКАТОРЫ

Химические индикаторы - это вещества, изменяющие окраску, люминесценцию или образующие осадок при изменении концентрации какого-либо компонента в растворе.

Название

индикатора

Нейтральная среда

ЛАКМУС

ФЕНОЛФТАЛЕИН

Кислая

c реда

бесцветный

фиолетовый

Щелочная среда

МЕТИЛОРАНЖ

бесцветный

красный

оранжевый

синий

малиновый

розовый

желтый

В настоящее время химики часто пользуются универсальной индикаторной бумагой

ПРИМЕНЕНИЕ ИНДИКАТОРОВ

Экология

Пищевая промышленность

Сельское хозяйство

ПРИРОДНЫЕ ИНДИКАТОРЫ

Медицина

Домашнее хозяйство

Производство косметических средств

Медицина

Антоцианы - мощные антиоксиданты, в 50 раз сильнее витамина С:

• выводят радиоактивные вещества, продлевая жизнь клеткам;
• полезны для зрения;
• требуются клеткам головного мозга,
• улучшают память,
• подавляют рост опухолей.

Сельское хозяйство

Изучение

плодородия почв

Анализ

экологических

вопросов

Анализ средств бытовой

химии и косметических средств

Добавление пищевой

кислоты в борщ сделает его ярко-красным

• Задачи :
• 1. Получить природные индикаторы из доступных природных объектов.
• 2. Составить шкалу изменения цвета для каждого индикатора.
• Объект исследования : природные растения, обладающие свойствами индикаторов.
• Предмет исследования: растворы самодельных растительных индикаторов.
• Методы исследования:
• Изучение научно-популярной литературы;
• Получение растворов индикаторов и работа с ними.

1. Приготовление природных индикаторов из растительного сырья

ч. смородина

брусника

клюква

свекла

куркума

морковь

Ч. чай

Таблица действия индикаторов

Исследуемый объект

Исходная окраска

Ягоды брусники

малиновая

Ягоды клюквы

Окраска в кислоте

Ягоды черной смородины

малиновая

розовая

Окраска в щелочи

зеленая

малиновая

розовая

Свекла

Морковь

зеленая

розовая

бордовая

оранжевая

зеленая

ярко-розовая

Куркума

желто-зеленая

светло-оранжевая

желтая

Чай черный

желтая

коричневая

желтая

коричневая

желтая

темно-коричневый

2. Определение среды некоторых средств

бытовой химии с помощью

полученных индикаторов.

Исследуемое вещество

клюква

Кислородный гель для эмали, акрила и гранита.

САНЭЛИТ ЗАО «Ашот»

бледно-розовый

черная смородина

Средство для стекол

(с наш.спиртом)

М rMuscule

бледно-розовый

малиново-розовый

Шампунь-кондиционер.

Чистая линия

брусника

малиново-розовый

Мыло обыкновенное

свекла

бледно-розовый

розовый

малиновый

бледно-розовый

грязно-розовый

бордово-бурый

Вывод

коричн.-зеленый

бледно-розовый

Среда раствора

нейтральная, слабо-кислая

коричн.

коричн.-зеленый

Среда раствора нейтральная

Среда раствора слабо-щелочная

Исследуемые средства

имеют щелочную реакцию растворов

• Исследуемые молочные продукты имеют кислую реакцию растворов