Исследовательская работа по химии «Выявление красящих свойств растений и их применение»

МУНИЦИПАЛЬНАЯ УЧЕБНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ

КОНФЕРЕНЦИЯ ШКОЛЬНИКОВ

«ЛОМОНОСОВСКИЕ ЧТЕНИЯ»

НАПРАВЛЕНИЕ: ХИМИЯ

ТЕМА

Выявление красящих свойств растений и

их применение.

ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА

Выполнена Учащейся 10 класса

МОУ «Средняя общеобразовательная

школа №76», МО «Котлас»

Колтыриной Викторией

Научный руководитель:

Учитель химии и биологии

МОУ «Средняя общеобразовательная

школа №76», МО «Котлас»

Архангельской области

Петухова Наталья Сергеевна.

Котлас, 2013 год.

Содержание

Глава 1. Введение………………………………………………………………………..3

Глава 2. Основная часть ………………………………………………………………..4

2.1. Классификация природных красителей…………………………………………..4

2.2. Использование естественных красителей для крашения тканей ……………….6

Глава 3. Экспериментальная часть……………………………………………………..7

3.1. Получение красильного экстракта из растительного сырья………………….…7

3.2. Окраска хлопчатобумажной ткани………………………………………………..7

3.3. Проверка устойчивости цвета ткани к температуре……………………………..7.

3.4. Проверка устойчивости красителя при воздействии на него хозяйственного мыла………………………………………………………………………………………………7

3.5. Проверка устойчивости красителя при воздействии на него стирального порошка……………………………………………………………………………………………..8

3.6. Проверка устойчивости красителя к воздействию света………………………...8

Заключение…………………………………………………………………………….....9

Литература………………………………………………………………………………10

Приложение……………………………………………………………………………..11

Введение.

На наших полях и лесах можно встретить немало растений, которыми можно заменить искусственные красители. Палитра растительных красителей не так ярка и насыщенна, как то, что предлагает химия, это в основном зеленоватые, желтоватые и бурые оттенки, - но именно эти «камуфляжные» цвета особенно модны сегодня. Кроме того, природные красители намного меньше выцветают, чем синтетические.

В своей работе я хотела показать способ окрашивания хлопчатобумажных тканей в различные цвета с помощью красителей, полученных из свеклы, ягод черники и клюквы, черного и зеленого чая, шелухи красного лука, листьев петрушки, а также возможность использования моего метода в домашних условиях при окрашивании тканей.

Цель работы: получить образцы хлопчатобумажной ткани, окрашенные натуральными красителями и исследовать устойчивость окраски.

Задачи:

- Исследовать растения на предмет выявления красящих свойств.

- Окрасить ткань с помощью самодельных красителей.

- Определить, насколько устойчивы к воздействию краски из природных красителей.

Гипотеза:

Если растения содержат красящие вещества, то их можно использовать в качестве краски, а значит, применять в бытовых и художественных целях.

Объект исследования: хлопчатобумажная ткань.

Методы исследования:

- Изучение научной литературы.

- Качественный анализ.

- Наблюдение и собственные выводы.

Глава 2. Основная часть.

2.1. Классификация природных красителей.

Природные красители - органические соединения, которые вырабатываются живыми организмами и окрашивают животные и растительные клетки и ткани. Они широко распространены и крайне многообразны.

Часто в природе встречаются одни и те же или близкие по строению красители, поэтому целесообразно классифицировать их по типам химических соединений.

Применяемые для крашения тканей, пряжи и других материалов красители разделяются по происхождению на две группы:

1) красители естественного происхождения;

2) красители искусственные, получаемые химическим путем.

Естественные красители в свою очередь делятся на красители растительного и животного происхождения. Красители растительного происхождения - вещества, получаемые из растений. Например, из синего сандалового дерева получают черный краситель (кампеш), из плодов крушины - желтый краситель (грушка) и др. Красители животного происхождения - красящие вещества, получаемые из высушенных насекомых. Например, известный красный краситель - кармин получают из высушенного насекомого из группы травяных тлей - под названием кашениль.

Искусственные красители - вещества, получаемые химическим путем, представляют собой сложные органические соединения.

Алифатические и алициклические красители - каротиноиды, содержащие различные функциональные группы. Это: углеводороды - С₄₀Н₅₆ ликопин, изомер каротина (красный); спирты- ксантофил (желтый); кетоны - астицин (фиолетовый); альдегиды; эфиры. С удлинением цепи сопряженных двойных связей окраска углубляется.

Ароматические красители, например гиперицин (R=СН₃) и псевдогиперицин (R=СН(ОН)СН₃), темно-фиолетовый и темно-красный красители цветов зверобоя продырявленного.

Ализарин содержится в корнях марены красильной, экстракт из которых применяли для крашения ещё в древних Египте, Персии и Индии. Похожие цвета (красный и желтый) при окрашивании тканей дает подмаренник настоящий. Можно предположить, что его краситель сходен с ализарином.

Некоторые растения содержат дубильные вещества, например таннин (группа фенольных соединений) в гранате обыкновенном, образующий с целлюлозой прочные связи.

Гетероциклические красители. К кислородсодержащим гетероциклам относятся флавоноиды - производные флавона (R=Н), флавонола (R=ОН).

Сходны с ними антоцианидины, окрашивающие цветы, ягоды, плоды и овощи в красный, фиолетовый, синий и черный цвета. В природе флавоноиды существуют в виде агликонов и гликозидов, антоцианидины - только в виде гликозидов (антоцианов). Именно они придают фиолетовую окраску плодам черники обыкновенной. Многие антоцианы обладают антимикробным действием, а кверцетин, содержащийся в репчатом луке относится к группе витамина Р. Катехины являются родоначальниками дубильных веществ.

Азотсодержащие гетероциклы. К ним относятся наиболее древние природные красители - индиго и пурпур античный, а также хлорофилл, пигмент зеленых частей растений.

2.2. Использование естественных красителей для крашения тканей.

Основным источником красок для изготовления нашими предками «крашеной одежды», которая считалась более нарядной и дорогой, чем одежда из некрашеной ткани, были натуральные красители. Крашение тканей проводится с целью придания ткани определенного цвета.

Различают следующие стадии крашения:

1) диффузию красителя в водном растворе к поверхности волокна - ускоряется простым перемешиванием раствора, а также созданием на поверхности волокна заряда, противоположного заряду красителя;

2) сорбцию красителя активными центрами поверхности волокна - зависит от диаметра волокна и его порами, от концентрации красителя на границе фаз волокно-краситель. Эта стадия определяет равномерность окраски;

3) диффузию сорбированного красителя вглубь волокна - ускоряется повешением температуры и изменением рН раствора с использованием текстильно-вспомогательных веществ;

4) закрепление красителя на активных центрах волокна - протекает достаточно быстро.

Характер образуемой связи определяет глубину проникновения в волокно красителя, устойчивость окраски к стирке и зависит от вида волокна и природы красителя.

Процесс крашения очень интересен и увлекателен. Для крашения нитей, тканей, выделанных шкур и кож наши предки использовали в основном различные растения и их части: кору, листья, ягоды, шишки, корни.

Обычно сушеные растения заливали водой и так держали примерно сутки, затем нагревали в течении 1-2 часов и процеживали. В полученной краске изделия кипятили около часа. Затем полоскали и высушивали. Иногда этот процесс нужно было повторять несколько раз.

С помощью растительных красителей можно получить огромное разнообразие оттенков, которые занесены в таблицу 1 (приложение 1).

Глава 3. Экспериментальная часть.

В качестве исследуемых материалов были выбраны: корень свеклы, ягоды черники и клюквы, черный и зеленый чай, шелуха красного лука, листья петрушки.

3.1. Получение красильного экстракта из растительного сырья.

Для получения красителя брали по 10 грамм сухого материала и по 200 грамм свежего. Предварительно измельченное растительное сырье вываривалось в течение 1 часа в эмалированной посуде: вода должна полностью покрывать растительный материал. Выкипающую воду можно периодически доливать. Производить вываривание нужно в проветриваемом помещении, т.к. красильный раствор имеет резкий запах.

Далее красильный экстракт процеживался.

3.2. Окраска хлопчатобумажной ткани.

Окрашиваемый материал - белая хлопчатобумажная ткань предварительно была выстирана в теплой воде со стиральным порошком для удаления возможных загрязнений следами жира.

Окраска производилась в эмалированной посуде (в которой ранее осуществлялось вываривание). Красильный экстракт доводили до кипения и в него опускали окрашиваемый материал (по 4 кусочка ткани). Далее его кипятили на медленном огне в течение 15- 20 минут. Окрашиваемую ткань периодически переворачивали для достижения равномерной окраски. Вынув окрашенную ткань из раствора растительного красителя, ее сушили естественным способом, не допуская проникновения света: выкладывали образцы на полотенце и сверху накрывали другим полотенцем. Затем материал полоскали в чистой теплой воде.

В результате были получены образцы окрашенной ткани. (Приложение 2).

3.3. Проверка устойчивости цвета ткани к температуре.

Высушенные после полоскания образцы ткани были проглажены горячим утюгом.

Результат: При воздействии температуры на ткань некоторые образцы приобрели яркий оттенок, остальные цвет не изменили. Результаты приведены в таблице. (Приложение 3)

3.4. Проверка устойчивости красителя при воздействии на него хозяйственного мыла.

Для проверки устойчивости красителя к моющему средству, образцы ткани несколько раз были постираны хозяйственным мылом, затем просушены.

В результате обработки некоторые образцы поменяли цвет. Это объясняется тем, что образцы, изменившие цвет содержат в своем составе флавониды - природные индикаторы, которые в зависимости от среды (щелочной или кислой) изменяют цвет. Хозяйственное мыло имеют сильнощелочную среду (Ph 11-12). При стирке ткани наблюдалась линька (окрашивание мыльной пены), в результате чего ткань потеряла изначальный цвет и потускнела.

Результаты исследования занесены в таблицу. (Приложение 4)

3.5. Проверка устойчивости красителя при воздействии на него стирального порошка.

Для проверки устойчивости красителя к моющему средству, образцы ткани несколько раз были постираны стиральным порошком, затем просушены.

В результате обработки некоторые образцы поменяли цвет. Это объясняется тем, что образцы, изменившие цвет содержат в своем составе флавониды - природные индикаторы, которые в зависимости от среды (щелочной или кислой) изменяют цвет. Стиральный порошок имеет кислую среду. При стирке ткани наблюдалась линька (окрашивание мыльной пены), в результате чего ткань потеряла изначальный цвет и потускнела.

Результаты исследования занесены в таблицу (Приложение 5)

При проверке устойчивости, с образцов ткани, окрашенных свеклой и клюквой, цвет вымылся полностью. Вывод: свекла и клюква не подходят для окраски ткани.

3.6. Проверка устойчивости красителя к воздействию света.

Для проверки устойчивости красителя к воздействию света, образцы ткани постоянно находились на солнечном свету в течение 5 дней. После были сравнены с эталоном.

Результат: Образцы не изменили свой цвет.

Вывод: ткани, окрашенные природными красителями устойчивы к свету.

Заключение

Окрашивать ткани (из натуральных волокон) можно в домашних условиях. С помощью растительных красителей, ткани можно окрашивать в разные цвета. В результате проведенной работы были получены образцы тканей розового; желтого; зеленого; разных оттенков коричневого от светлого до темного; фиолетового цвета. Это красиво и безопасно, не вызывает аллергических реакций организма. Технология окрашивания не очень сложная. Но если окраску не закреплять, то цвет ткани в ходе каких-либо факторов со временем меняется.

Своей работой я хотела показать возможность использования природных красителей, как в лабораторных, так и в домашних условиях. Окрашивание тканей не занимает много времени, а приобретение природных красителей доступно и не требует больших денежных затрат. Таким способом можно придать различные цвета белым тканям, покрывалам, постельному белью, полотенцам, обновить многие старые вещи.

Моя работа имеет большое экологическое значение, так как использование экологически чистых красителей в быту уменьшает риск возникновения многих кожных заболеваний, различные проявления аллергических реакций, особенно в детском возрасте.

Окрашенные ткани будут радовать глаз яркостью и разнообразием цветовой гаммы, а самое главное не причинят вред здоровью человека.

Данная работа не закончена, так как процесс крашения тканей интересный и увлекательный. Можно красить ткани в различных средах, чем я и планирую заняться далее.

Литература

1. xumuk.ru : Химическая энциклопедия;

2. xumuk.ru : Большая советская энциклопедия;

3. ru.wikipedia.org ;

4. distedu.ru/mirror/_chem/him.1september.ru/2004/28/41.htm - Красители. С.А.ХАЛЬЗОВА, преподаватель химии профессионального лицея № 27 (г. Борисоглебск, Воронежская обл.)

5. alhimikov.net/himerunda/naturkras.html. - Природные красители.

6. Лекарственные растения. Энциклопедия. - Мн.: Книжный дом, 2005;

Приложение 1

Таблица 1. Некоторые примеры растений для окрашивания тканей.

Название растения

часть растения, дающая окраску ткани

цвет (должен получиться)

береза обыкновенная

листья с алюмокалиевыми квасцами (протрава)

ярко желтый

василёк

цветки с железным купоросом

синий

цветки с уксусом

голубой

дуб

листья, пораженные насекомыми

темно-коричневый

душица

листья и цветки с железным купоросом

интенсивно-черный

крапива

листья свежие с алюмокалиевыми квасцами

зеленый

пижма

цветки с алюмокалиевыми квасцами

ярко-желтый

подорожник

цветки

серо-голубой

полынь обыкновенная

листья с протравой

зеленый

листья без протравы

желтый

тысячелистник

листья с железным купоросом

желтый

ромашка

цветки

ярко-желтый

чистотел

корень с протравой

желтый

щавель

корень с протравой

бежевый

Приложение 2

Образцы окрашенной ткани.

Приложение 3

Таблица результатов крашения (в сравнении)

Краситель

Исходный цвет

Цвет, после воздействия температуры

Клюква

Сиренево-серый (легкий оттенок)

желто-сиреневый

Свекла

Розово-серый (легкий оттенок)

Желто-розовый

Черника

Сине-фиолетовый

Синий

Зеленый чай

Бежево-желтый

Бежево-желтый

Черный чай

Светло-коричневый

Светло-коричневый (яркий оттенок)

Листья петрушки

Желто-зеленый

Желто-зеленый (яркий оттенок)

Шелуха красного лука

Бурый

Буро-зеленый

Приложение 4

Проверка устойчивости красителя при воздействии на него хозяйственного мыла.

Краситель

Исходный Цвет

Цвет, после воздействия хозяйственного мыла

Клюква

Сиренево-серый (легкий оттенок)

Слегка розовый (практически не отличается от исходного цвета)

Свекла

Розово-серый (легкий оттенок)

Серый (практически не отличается от исходного цвета)

Черника

Сине-фиолетовый

Светло-синий

Зеленый чай

Бежево-желтый

Бежево-розовый

Черный чай

Светло-коричневый

бежевый

Листья петрушки

Желто-зеленый

желтый

Шелуха красного лука

Бурый

Бежево-зеленый

Приложение 5

Проверка устойчивости красителя при воздействии на него стирального порошка.

Краситель

Исходный Цвет

Цвет, после воздействия стирального порошка

Клюква

Сиренево-серый (легкий оттенок)

Грязно-серый

Свекла

Розово-серый (легкий оттенок)

Сероватый, почти белый

Черника

Сине-фиолетовый

Голубой

Зеленый чай

Бежево-желтый

Нежно-розовый

Черный чай

Светло-коричневый

Светло-коричневый

Листья петрушки

Желто-зеленый

Светло-желтый

Шелуха красного лука

Бурый

Коричнево-зеленый

15