XVIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Природные индикаторы
Автор работы награжден дипломом победителя I степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
ВВЕДЕНИЕ
|
О, Химия - наука века, |
Рисунок 1. Химик |
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). Также известно, что соки ярко окрашенных ягод, плодов и цветков обладают свойствами кислотно-основных индикаторов, т. к. тоже изменяют свою окраску при изменении кислотности среды. В связи с наличием в их составе сине-фиолетового пигмента антоциана. 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?
Цель работы: изготовить в лабораторных условиях универсальный индикатор из сока краснокочанной капусты, свеклы и моркови.
Основные задачи:
- изучить литературу по данной теме;
- в лабораторных условиях выделить универсальный индикатор;
- провести анализ растворов щелочей, кислот и солей с помощью полученных растворов;
- понять можно ли использовать самодельный индикатор наравне с остальными видами универсальных индикаторов.
Гипотеза: из сока краснокочанной капусты, свеклы можно получить универсальный индикатор, который позволит определять pH растворов щелочей, кислот и солей, а из моркови нельзя, т. к. в ней не содержатся антоцианы.
Актуальность работы: заключается в том, что благодаря самодельным индикатором мы можем определять среду почвы(Для здоровья растений важно подобрать подходящий уровень pH почвы. Это позволит определить урожайность плодов и ягод).
Также знание рН может пригодиться при выборе или производстве косметических средств,т. к. рН кожи и рН косметических средств часто отличается, что может привести к пересушиванию кожи и появлению воспалений.
Объект исследования: капуста краснокочанная, свекла, морковь.
Метод исследования: анализ, сравнение, химический эксперимент.
План выполнения работы:
Приготовить индикатор из сока капусты, свеклы и моркови.
Разбавить спиртом концентраты соков из овощей.
Проверить работу индикатора с помощью растворов кислоты, щелочи и воды.
Определить среду бытовых химических средств с помощью наших индикаторов.
Вывод.
ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ
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
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.[1]
1.2.Пигмент антоциан
Понятие пигментов. Биологические пигменты (биохромы) — окрашенные вещества, входящие в состав тканей организмов. Биологические пигменты играют важную роль в жизнедеятельности живых существ. Это звено, связывающее световые условия окружающей среды и обмен веществ организма.
Изменение цвета растительных пигментов в различных условиях можно использовать в аналитической химии. Такие вещества – индикаторы хорошо известны в химии. Изучение растительных индикаторов — одно из популярных направлений химических исследований в настоящее время.
Антоцианы. Антоциан (от греч, «антос» - цветок, «цианос» - голубой), впервые был выделен из цветка василька синего. Их открытие было связано с одной из самых интересных и красивых историй в науке — историей изучения цвета у растений. Группа антоцианов довольно многочисленна.
Итак, антоцианы — растительные пигменты, которые могут присутствовать у растений как в генеративных органах (цветках, пыльце), так и в вегетативных (стеблях, листьях, корнях), а также в плодах и семенах. Они содержатся в клетке постоянно, либо появляются на определенной стадии развития растений или под действием стресса. Последнее обстоятельство навело ученых на мысль, что антоцианы нужны не только для того, чтобы яркой окраской привлекать насекомых-опылителей и распространителей семян, но и для борьбы с различными типами стрессов.[2,3]
1.3.Часто используемые индикаторы в 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.[4]
II. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
2.1. Материалы и методы
Материалы: кочан красной капусты,свекла,морковь, 9 ёмкостей, 3 пипетки, р-р щелочи(NaOH), р-р кислоты(H2SO4), вода, индикаторная бумага
Методы:
-ознакомиться с методикой проведения опытов.
-приготовить растворы индикаторов из капусты, моркови и свеклы.
-изучить изменения окраски природных индикаторов в зависимости от среды.
-соблюдать правила техники безопасности во время химического эксперимента.
2.2. Экспериментальная часть
|
Рисунок 2. Растворы |
1) Сначала необходимо приготовить раствор сока из краснокочанной капусты, свеклы и моркови. Измельчаем овощи и заливаем кипятком, оставляем на 20 минут. |
|
2)Спустя 20 минут процеживаем жидкости с помощью бумажного фильтра и добавляем спирт к растворам, чтобы они могли храниться долгое время. 3)Наливаем в 3 емкости растворы щелочи, кислоты и воду. Затем добавляем несколько капель самодельных индикаторов(таким образом мы проверим их рабочие свойства) |
Рисунок 3. Ёмкости с растворами |
|
Рисунок 4. Шкала рН |
4)Теперь проверим индикаторные способности растворов на бытовых средствах, которые есть у каждого дома(фейри и солнцезащитный крем). Добавляем к фейри и солнцезащитному крему воду, чтобы получились растворы и проверим Рн растворов при помощи индикаторной бумаги(рН фейри=9, рН солнцезащитного крема=7,5 ). |
5)Наливаем каждый из растворов бытовой химии по 3 ПРОБИРКАМ и добавляем индикаторы из капусты, свеклы и моркови. Наблюдаем окрашивание растворов
6)Теперь проверим индикаторные способности моих растворов с помощью лимонного сока и очистителя для кухни. Разбавляем водой, переливаем по 3 пробиркам каждый раствор и добавляем индикаторы. Наблюдаем окрашивание растворов
|
7)Сравниваем цвета растворов с изначальными и делаем выводы |
Рисунок 5. Сравнение |
2.3. Обработка результатов
Раствор фэйри+индикаторы
1. При добавлении к раствору фэйри индикатора из краснокочанной капусты мы наблюдаем ярко-голубой цвет.
2.При добавлении к раствору фэйри индикатора из свеклы мы наблюдаем светло-бордовый оттенок жидкости.
3. При добавлении к раствору фэйри индикатора из моркови мы не наблюдаем изменение цвета
Раствор солнцезащитного крема+индикаторы
1.При добавлении к раствору солнцезащитного крема индикатора из краснокочанной капусты мы наблюдаем мутный фиолетовый цвет
2.При добавлении к раствору солнцезащитного крема индикатора из свеклы мы наблюдаем мутный розово-красный цвет
3.При добавлении к раствору солнцезащитного крема индикатора из моркови мы наблюдаем мутный белый цвет
Раствор лимонного сока+индикаторы
1. Придобавлении к раствору лимонного сока индикатора из краснокочанной капусты мы наблюдаем ярко-розовый цвет
2. Придобавлении к раствору лимонного сока индикатора из свеклы мы наблюдаем коричневый цвет
3. Придобавлении к раствору лимонного сока индикатора из моркови жидкость становится прозрачной
Раствор кухонного очистителя+индикаторы
1. При добавлении к раствору кухонного очистителя индикатора из краснокочанной капусты мы наблюдаем мутный зеленый оттенок жидкости
2. При добавлении к раствору кухонного очистителя индикатора из свеклы мы наблюдаем серо-коричневый цвет
3. При добавлении к раствору кухонного очистителя индикатора из моркови мы не наблюдаем изменения цвета
III. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
3.1. Вывод
Проведя научно-исследовательскую работу, я пришла к следующим выводам:
Из сока краснокочанной капусты и свеклы можно получить универсальный индикатор, который позволит определять pH растворов, а сок моркови не работает как индикатор, т.к. в ней не содержится пигмента антоциана;
Некоторые 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 ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
Ветчинский К.М. Растительный индикатор.М.: Просвещение, 2002. – 256с.
Вронский В.А. Растительный индикатор. - СПб.: Паритет, 2002. – 253с.
Степин Б. Д., Аликберова Л. Ю. Занимательные задания и эффектные опыты по химии. – М.: Дрофа, 2004.
Штремплер Г.И. Домашняя лаборатория. (Химия на досуге). - М., Просвещение, Учебная литература.- 1996.
Фото из личного архива.
Использованы материалы с сайтов:
http://www.alhimik.ru/teleclass/glava5/gl-5-5.shtml
fb.ru/article/276377/chto -takoe -indikator -v -himii -opredelenie -primeryi- printsip -deystviya