Самодельные pH-индикаторы из экстрактов растений

XXIV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке

Личный портфель

Самодельные pH-индикаторы из экстрактов растений

Подливахина А.И. 1
1МБОУ СОШ № 9 г. Брянска
Орлова Е.Ю. 1
1МБОУ СОШ № 9 г. Брянска
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Диплом школьникаСвидетельство руководителя
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Введение.

На уроках химии мы часто используем индикаторы, чтобы определить среду раствора. Однажды я заваривала чай и задумалась, почему при добавлении лимона в чай, меняется окраска жидкости, что этому способствует, с помощью чего ещё можно менять цвета растворов. Мне стало интересно, как работают индикаторы и возможно ли их создать из природного сырья.

Цель исследования: Изучить виды природных индикаторов.

Объект исследования:темная фасоль, виноград (кожица), анчан.

Предмет исследования:индикаторные свойства природных экстрактов.

Задачи:

  • Изучить литературу по теме работы.

  • Изготовить индикаторы из экстрактов растений.

  • Проверить полученные индикаторы в различных средах.

Гипотеза:Изменение окраски самодельных индикаторов в различных средах совпадают со стандартами химических индикаторов.

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

Глава 1. Теоретическая часть

1.1 История открытия индикаторов

История открытия индикаторов началась в XVII веке, когда английский химик и физик Роберт Бойль обнаружил вещества, меняющие свой цвет в зависимости от среды.

В 1663 году Бойль открыл первый индикатор для обнаружения кислот и оснований, названный по имени лишайника лакмусом. В 1667 году он предложил пропитывать фильтровальную бумагу отваром лакмуса, а также отварами фиалок и васильков. Высушенные и нарезанные бумажки Бойль назвал индикаторами, что в переводе с латинского означает «указатель», так как они указывают на среду раствора.

В середине XIX века химики научились искусственно синтезировать кислотно-основные индикаторы. Так в 1871 году немецкий химик-органик Адольф фон Байер впервые осуществил синтез фенолфталеина. В наши дни известны несколько сотен искусственно синтезированных кислотно-основных индикаторов.

1.2 Химические индикаторы и их типы

Химические индикаторы в кислотах, основаниях и солях определяются как химические вещества, которые используются для определения того, является ли жидкость кислотой или основанием. Все окружающие нас растворы (жидкости) можно разделить на три категории: кислые, основные или нейтральные. Химические вещества, которые используются для разделения этих веществ, называются химическими индикаторами или просто индикаторами.

Индикаторы в основном подразделяются на два типа:

  • Природные индикаторы

  • Искусственные индикаторы

Природные индикаторы

Природные индикаторы - это индикаторы, которые встречаются в природе и могут использоваться для определения того, является ли материал кислотным или основным. Краснокочанная капуста, куркума, виноградный сок, кожура репы, вишня, свёкла, лук, помидоры и др. являются примерами природных индикаторов.

  • Гортензия - вид растений, являющийся естественным индикатором кислотности или щелочности почвы. Например, если почва кислая, цветение растений становится синим, фиолетовым, если почва нейтральная, а цветки растений становятся розовыми, если почва щелочная. Интенсивность окраски определяется количеством кислоты или основания в почве. Темно-синие цветы распускаются на чрезвычайно кислой почве, в то время как темно-розовые цветы распускаются на почве с сильным содержанием щелочи.

  • Лакмусовая бумага получается из лишайников и представляет собой смесь водорастворимых красителей, которые получают из лишайников. Лакмусовую бумажку обычно превращают в растворимый краситель, который затем впитывается на бумагу, которая затем называется лакмусовой бумагой. Естественный цвет лакмусовой бумажки - фиолетовый. Лакмусовую бумажку можно использовать для определения того, является ли соединение кислотой или основанием.

  • Куркума является природным индикатором и широко известна как Халди. Она ярко-желтого цвета. Пасту из куркумы можно использовать для тестирования на наличие кислот или щелочей. В кислой среде куркума имеет желтый цвет и не меняет окраску, в то время как в базовом растворе ее цвет становится красным.

Искусственные индикаторы

  • Метиловый оранжевый является индикатором и показывает изменение цвета в кислом или основном растворе. Изначально он оранжевого цвета. Метиловый оранжевый можно использовать только в случае с минеральными кислотами и сильными основаниями. Он не может идентифицировать слабые кислоты или основания.

В кислой среде метиловый оранжевый становится красным.

В щелочной среде метиловый оранжевый становится желтым.

  • Фенолфталеин представляет собой водорастворимый краситель темно-фиолетового цвета. Он используется в виде раствора для определения кислоты и основания. В основном он используется при кислотно-основном титровании.

В кислой среде фенолфталеин бесцветен.

В щелочной среде фенолфталеин приобретает светло-розовый цвет.

Самодельные индикаторы

Самодельные индикаторы из растительных экстрактов являются прекрасным пособием для изучения химического равновесия. Содержащиеся в растениях красящие вещества-антоцианы способны обратимо менять окраску (образовывать разные структуры) в зависимости от значения pH-среды. Все три формы соединения имеют разную окраску.

Глава 2. Практическая часть

2.1 Изготовление индикаторов из тёмной фасоли.

  1. Возьмём немного фасоли и зальем её кипятком, оставим на некоторое время (10-20 минут), пока вода не окрасится.

  1. Получившийся раствор профильтруем и поместим в заранее приготовленную тару. Чтобы раствор не был таким насыщенным, добавим немного воды, после чего разделим на 3 сосуда.

  1. Далее следует изучить цвет индикатора в различных средах:

  1. Щелочная среда (pH=10-11)-приготовленный раствор пищевой соды(гидрокарбонат натрия NaHCO3)

  2. Нейтральная среда (pH=7)-вода

  3. Кислая среда (pH=2-3)-кислота пищевая уксусная 70%

    1. По результатам проведения опыта взаимодействия индикатора в щелочной среде, раствор стал жёлтым.

    1. . В нейтральной среде раствор не изменил свой цвет, остался розовато-бежевым.

    1. . В кислой среде раствор стал ярко-оранжевым.

2.2 Изготовление индикаторов из кожицы винограда.

  1. Возьмём немного тёмного винограда, отделим кожицу, именно в ней содержится красящие вещества-антоцианы. Положим кожицу в сосуд и зальём кипятком на 5-10 минут, пока вода не окрасится.

  1. Полученный раствор профильтруем и перельем в большой сосуд, чтобы раствор не был таким насыщенным, добавим воды, распределим жидкость поровну на 3 сосуда.

  1. Проверим цвет индикатора в различных средах, для этого будем использовать те же продукты, что и в опыте №1.

    1. При взаимодействии с водным раствором соды раствор стал зеленым.

    1. При взаимодействии с водой, раствор не меняет свой цвет, остаётся фиолетовым.

    1. При взаимодействии с 70%-ым раствором уксусной кислоты, то есть в кислой среде, раствор становится красным.

3.2. Изготовление индикаторов из анчана.

  1. Нам понадобится небольшое количество анчана. Нальём кипяток в сосуд и подождем немного времени до тех пор, пока раствор не окрасится(5-10 минут).

  1. В полученный раствор добавим воды. Мы получили жидкость синего цвета. Распределим на 3 сосуда.

  1. Проверим индикаторы в щелочной, нейтральной, кислой средах.

    1. При взаимодействии с раствором соды раствор стал зелёным.

    1. В нейтральной среде раствор не меняет свой цвет.

    1. В кислой среде раствор становится розовым.

Сравним результаты опытов №1,№2, №3 и составим таблицу:

Опыт №1 Опыт №2

Опыт №3

Результаты проведенного исследования представим в виде сводной таблицы:

Растение

(его часть)

Среда, значение pH

щелочная,pH>7

нейтральная, pH=7

кислая,pH<7

Тёмная фасоль

жёлтый

бежевый

оранжевый

Виноград (кожица)

зелёный

фиолетовый

красный

Анчан

зеленый

синий

розовый

Заключение.

Подводя итоги работы, можно сделать вывод о том, что цель работы достигнута и поставленные задачи выполнены.

Были получены различные виды индикаторов из экстрактов растений. В процессе выполнения работы я убедилась, что изменение окраски самодельных индикаторов в различных средах действительно совпадают со стандартами химических индикаторов. Полученные индикаторы изменяли свою окраску в зависимости от среды раствора. В процессе проведения опытов получилось насладиться палитрой ярких красок химии. На основании проведенного исследования сделан вариант таблицы изменения цвета индикатора в различных средах. Проведенные мною опыты вызывают эмоциональный отклик, они интересные, и более того, любой человек, при необходимости, может изготовить индикаторы из плодов растений даже в домашних условиях.

Список литературы.

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

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

  3. Гаршин А. П. «Общая и неорганическая химия в схемах, рисунках, таблицах, химических реакциях» - СПб.: Питер, 2013.

  4. Ширшина Н.В. «Химия: проектная деятельность» – Волгоград: Учитель, 2013

  5. https://www.geeksforgeeks.org/chemical-indicators-definition-types-examples/

  6. https://www.xumuk.ru/encyklopedia/1684.html

Просмотров работы: 7