| Гибискус
|
Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение
«Средняя общеобразовательная школа № 22»
с. Кневичи Артемовского городского округа
Проектная работа
Индикаторы вокруг нас
Выполнила: Козлова Ксения
ученица 8 «А» класса
Руководитель: Клёц Елена Павловна
учитель химии и биологии
Артем, 2018
Содержание
Введение - - - - - - - - - - 3
1. Литературный обзор. - - - - - - - 4
1.1. История открытия индикаторов- - - - - - 4
1.2. Индикаторы в природе- - - - - - - 5
1.3. Индикаторы на уроках химии - - - - - 6
2. Материалы и методы - - - - - - - - 8
2.1. Эксперимент в школьной лаборатории- - - - - 8
2.2. Обработка результатов - - - - - - 9
Выводы - - - - - - - - - - 10
Заключение - - - - - - - - - 10
Список литературы - - - - - - - 11
Введение
Индикаторы широко используют в химии, в том числе и в школе. Любой школьник, скажет, что такое фенолфталеин, лакмус или метилоранж.
Индикатор – прибор, устройство, вещество, отображающее изменения какого-либо параметра контролируемого процесса или состояния объекта. 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: соки каких растений 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?
Актуальность темы:
привлечение интереса школьников к популяризации органической химии посредством простых и безопасных опытов.
Цель работы
: Получить природные индикаторы из окружающих природных материалов. Изучить их свойства на примере использования в качестве индикаторов.
Задачи:
Изучить литературу об индикаторах;
Ознакомиться с их открытием и выполняемыми функциями;
Научиться выделять индикаторы из природных объектов;
Исследовать действие природных индикаторов в различных средах.
1. Литературный обзор
1.1 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. Ученый велел приготовить помощнику растворы, 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 [
1
].
Бойль начал готовить настои из других растений: целебных трав, древесной коры, корней растений и др. Однако, самым интересным оказался фиолетовый настой, полученный из лакмусового 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 бумага, которая имеется в любой химической лаборатории. Таким образом было открыто одно из первых веществ, которое Бойль уже тогда назвал «
индикатором».
Роберт Бойль приготовил водный раствор 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 явлением, Бойль на пробу добавил несколько капель к водному раствору гидроксида натрия и обнаружил, что в щелочной среде лакмус синеет. Так был открыт первый индикатор для обнаружения кислот и щелочей, названный по имени лишайника лакмусом. С тех пор этот индикатор является одним из незаменимых индикаторов в различных исследованиях в области химии [
2
].
1.2 Индикаторы в природе
Царство растений поражает многообразием красок. Цветовая палитра разнообразна и определяется химическим составом клеточного содержимого каждого растения, в состав которого входят пигменты. Пигменты – это органические соединения, присутствующие в клетках и тканях растений и окрашивающие их. Расположены пигменты в хромопластах. Известно более 150 видов пигментов.
Если нет настоящих химических индикаторов, для определения кислотности среды можно успешно применять… домашние, полевые и садовые цветы и даже сок многих ягод - вишни, черноплодной рябины, смородины. Розовые, малиновые или красные
цветы герани
, лепестки
пиона
или
цветного горошка
станут голубыми, если опустить их в щелочной раствор. Так же посинеет в щелочной среде сок
вишни
или
смородины
. Наоборот, в кислоте те же "реактивы" примут розово-красный цвет. Растительные кислотно-основные индикаторы здесь - красящие вещества по имени
антоцианы
. Именно
антоцианы
придают разнообразные оттенки розового, красного, голубого и лилового многим цветам и плодам.
Красящее вещество свеклы
бетаин
в щелочной среде обесцвечивается, а в кислой - краснеет. Вот почему такой аппетитный цвет у борща с квашеной капустой .
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 органических растворителей.
Естественные красители содержатся и в цветках, и в плодах, и в корневищах растений.
К сожалению, почти у всех природных индикаторов есть серьезный недостаток: их отвары довольно быстро портятся – скисают или плесневеют. Другой недостаток – слишком широкий интервал изменения цвета. При этом трудно или невозможно отличить, например, нейтральную среду от слабокислой или слабощелочной .
1.3 Индикаторы на уроках химии
Индикаторы
- значит "указатели". Это вещества, которые меняют цвет в зависимости от того, попали они в кислую, щелочную или нейтральную среду. Больше всего распространены индикаторы
лакмус, фенолфталеин и метилоранж
.
Фенолфталеин
(продается в аптеке под названием "пурген")
-
белый или белый со слегка желтоватым оттенком мелкокристаллический порошок. Растворим в 95 % спирте, практически не растворим в воде. Бесцветный фенолфталеин в кислой и нейтральной среде бесцветен, а в щелочной среде окрасится в малиновый цвет. Поэтому фенолфталеин используется для определения щелочной среды.
Метиловый оранжевый
- кристаллический порошок оранжевого цвета. Умеренно растворим в воде, легко растворим в горячей воде, практически нерастворим в органических растворителях. Переход окраски раствора от красной к желтой.
Лакмус
- порошок черного цвета. Растворим в воде, 95 % спирте, ацетоне, ледяной уксусной кислоте. Переход окраски раствора от красной к синей .
В лабораторных условиях могут использоваться и менее распространенные индикаторы: метилвиолет, метиловый красный, тимолфталеин. Большинство индикаторов используются только в узком диапазоне рН, но существуют и универсальные индикаторы, не теряющие свойств при любых значениях показателя водорода
[
].
2. Материалы и методы
2.1 Эксперимент в школьной лаборатории
Для проведения исследовательской работы я использовала
красный лук и его шелуху, ягоды вишни, клюквы, свеклу и цветную капусту
.
Для приготовления растительных индикаторов
небольшое количество
сырья
каждого образца
я
измельчила
в ступке
,
переместила в пробирку,
залила
12
мл воды и прокипятила в течение 1-2 минут. Полученные отвары были охлаждены и профильтрованы
(рис. 1)
.
Получив таким образом растворы индикаторов, я проверила, какую окраску они имеют в разных средах.
Для получения раствора с кислой средой использовалась лимонная кислота, а с щелочной – питьевая сода.
Приготовленные растворы проверили на кислотность среды с помощью универсального индикатора, сравнив их показатели с показателями соляной кислоты и раствора щелочи (рис. 2).
 Эти растворы я перелила в пробирки для дальнейшего эксперимента. Для удобства пробирки я разделила по цвету: с розовой маркировкой – раствор соды, с желтой маркировкой – раствор лимонной кислоты. С помощью
пипетк
и
я добавляла в растворы по
несколько капель самодельного индикатора
.
2.2 Обработка результатов
Результаты этих опытов
представлены
в таблиц
е
.
Таблица 1. Результаты
Сырье для приготовления индикатора
Естественный цвет индикатора
Окраска в кислой среде
Окраска в щелочной среде
Шелуха красного лука
красный
красный
коричнево-зеленый
Красный лук
бесцветный
светло-розовый
светло-желтый
Свекла
ярко-красный
ярко-красный
темно-красный
Цветная капуста
бесцветный
светло-розовый
бесцветный
Клюква
ярко-красный
ярко-красный
темно-синий
Вишня
темно-красный
ярко-красный
фиолетовый
Лучший результат был получен с отваром клюквы, вишни, шелухи красного лука (рис. 3)
 Выводы
Получили природные индикаторы из окружающих природных материалов;
Изучили их свойства на примере использования в качестве индикаторов;
Изучили литературу об индикаторах;
Заключение
Проведя научно-исследовательскую работу, я пришла к следующим выводам:
многие природные растения обладают свойствами индикаторов, способных изменять свою окраску в зависимости от среды, в которую они попадают;
для изготовления растворов растительных индикаторов можно использовать следующее природное сырье: ягоды
вишни
,
клюквы
,
цветную капусту, свеклу, красный лук и его шелуху
;
самодельные индикаторы из природного сырья можно применять на уроках химии в сельских школах, если существует проблема обеспечения школы химическими индикаторами.
Это исследование необходимо продолжить летом, когда много цветущих растений. Ярко окрашенные цветы содержат много различных пигментов, которые могут быть индикаторами и использоваться в качестве красителей.
Список литературы
1.
Ветчинский К.М. Растительный индикатор.М.: Просвещение, 2002. – 256с.
2. Вронский В.А. Растительный индикатор. - СПб.: Паритет, 2002. – 253с.
3.
Степин Б. Д., Аликберова Л. Ю. Занимательные задания и эффектные опыты по химии. – М.: Дрофа, 2002
4.
Штремплер Г.И. Домашняя лаборатория. (Химия на досуге). - М., Просвещение, Учебная литература.-
1996.
5. http://www.alhimik.ru/teleclass/glava5/gl-5-5.shtml
6.
fb.ru/article/276377/chto -takoe -indikator -v -himii -opredelenie -primeryi- printsip -deystviya
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.
|
МОУ «Берсеневская СОШ». Руководитель: ,
Химические и естественные индикаторы имеют большое значение, так как очень важно знать рН - среду в любом биологическом и химическом процессах. Например, для роста растений, для получения питьевой соды или моющего средства нужна определенная кислая или щелочная среда. В организме животных и человека кровь и желудочный сок имеет постоянную рН, а при ее изменении происходит нарушение процессов жизнедеятельности. Исследования в сфере индикаторов помогают регулировать величину рН.
В химических лабораториях, в том числе и в школьных, имеется множество различных видов и типов индикаторов. Всем нам известны лакмус, метиловый-оранжевый, фенолфталеин и другие. Кроме химических индикаторов существуют биологические.
Цель
данной исследовательской работы - научиться готовить вытяжки индикаторов из растений нашей местности и применять их на практике.
Задачи работы:
1. Познакомиться с историей открытия некоторых кислотно-основных индикаторов.
2. Рассмотреть принцип биологической индикации на примерах водорослей , мхов, лишайников, высших растений и ознакомиться с биоиндикаторами гидросферы, атмосферы, кислотности и химического состава почв.
3. Изучить методику приготовления природных индикаторов.
4. Исследовать экспериментальным путем возможность использования природных индикаторов для определения среды бытовых растворов (мыла, шампуня, стирального порошка, чая, почвенной вытяжки.)
5. Совершенствовать экспериментальные умения и навыки.
Объекты исследования:
1.Природные вещества, которые можно использовать для приготовления кислотно-основных индикаторов: соки ярко окрашенных плодов и ягод, клеточный сок лепестков цветков разных растений.
2. Растворы веществ, которые используются в повседневной жизни (чай), почвенная вытяжка с пришкольного опытного участка.
В данной исследовательской работе изучена история открытия некоторых индикаторов, их классификация, рассмотрен принцип биологической индикации на примерах водорослей, мхов, лишайников, высших растений. В процессе работы были приготовлены природные индикаторы и экспериментальным путем исследована возможность использования природных индикаторов для определения среды некоторых бытовых растворов (мыла, шампуня, стирального порошка, чая, почвенной вытяжки.).
В результате анализа полученных результатов работы сделаны следующие выводы:
Моющие средства для посуды «Миф», «Fairy», «AOS», «Pril», имеют щелочную и слабощелочную среду, поэтому при их применении необходимо использовать резиновые перчатки для защиты кожи рук от негативного воздействия, так как щелочная среда разрушает кислотную мантию эпидермиса;
Мыло «Dove» и шампунь «Детский» обладают нейтральной средой, поэтому их можно использовать для нежной детской кожи;
Мыло «Чистая линия» не следует применять людям с сухой кожей, т. к. этот сорт мыла, обладая щелочной реакцией среды, будет сушить кожу;
Взятый для исследования стиральный порошок «Лотос» обладает ярко выраженными основными свойствами, поэтому работать с ним нужно осторожно. Шерстяные и шелковые вещи в таком порошке лучше не стирать.
Сорт чая « Майский чай, фруктовый» имеет кислую среду, поэтому его не надо пить людям с повышенной кислотностью желудка.
Почва, взятая для исследования с пришкольного опытного участка, обладает кислотными свойствами, поэтому следует проводить работу по её известкованию, т. к. кислая почва неблагоприятно влияет на развитие растений.
В результате исследований мы убедились, что естественные индикаторы окружают нас повсюду и всегда находятся под рукой. Они определяют как рН-среду химических и биологических процессов, так и состояние нашей планеты в целом.
Изучение растений-индикаторов является интересной и полезной темой. Тем более дорогостоящие индикаторы не всегда можно купить или заказать, а приготовить самостоятельно совсем не сложно. Естественные индикаторы из природного сырья можно применять на уроках химии в школах, если существует проблема обеспечения школы химическими индикаторами, на занятиях факультативных и элективных курсов.
Возможно, развитие исследований в данном направлении поможет вывести нашу планету из экологического кризиса и в какой-то мере улучшить ее экологическое состояние.
Работа заняла второе место в районном конкурсе «Первые шаги», третье место - в республиканском конкурсе «Интеллектальное будущее Мордовии »
Исследовательская работа размещена на школьном сайте: http://www. bersen. *****
