Тезисы исследовательской работы Природные индикаторы

Турыгина Анастасия Александровна,

обучающаяся 7 «В» класса

МОУ «Средняя общеобразовательная школа №2

с углубленным изучением математики»

Научный руководитель -

Капустина Ольга Владимировна,

учитель химии

МОУ «Средняя общеобразовательная школа №2

с углубленным изучением математики»

Природные индикаторы

Опыт - единственно верный путь спрашивать

природу и слышать ответ в её лаборатории

Д.И.Менделеев.

Природа - удивительное творение Вселенной. Мир природы красив, таинственен и сложен. Этот мир богат разнообразием фауны и флоры. Данная работа посвящена уникальным свойствам растений, которые не перестают удивлять человечество своими особенностями, действующими как природная химическая лаборатория. А в этой природной лаборатории находится много тайн, интересных для человека. Индикаторы среди них.

Это слово мы слышим с экранов телевизоров, в химическом кабинете. Этому термину посвящена наша исследовательская работа.

Цель работы

Сформировать представление об индикаторах.

Задачи

1.Познакомиться с понятием « индикатор» и историей получения индикаторов.

2. Собрать растения - индикаторы.

3. Обработать природный материал:

а) приготовить вытяжки из растительного материала;

б) испытать природные индикаторы растворами кислот и оснований;

в) определить среду растворов, используемых в быту с помощью вытяжки из черной смородины

4.Сравнить полученные результаты.

5.Изучить применение индикаторов.

Методы исследования

1.Изучение научной литературы.

2.Химический эксперимент.

3.Наблюдение.

4. Сравнительный.

Объект исследования: растения: черная смородина, морковь, свекла, листовой чай.

Предмет исследования: растительные пигменты- обладающие индикаторными свойствами.

Гипотеза исследования: если вытяжки из растений изменяют цвет в химических средах, то их можно использовать в качестве индикаторов

3

Индикаторы (от латинского indicator - указатель) - это сложные органические вещества, которые меняют цвет в зависимости от того, попали они в кислую, щелочную или нейтральную среду. Когда среда кислая, у раствора кислый вкус и в нем избыток ионов водорода, когда щелочная - в растворе избыток гидроксидных ионов. Если в растворе ионов водорода и гидроксид-ионов поровну, то среда считается нейтральной.[3] Больше всего распространены индикаторы лакмус, фенолфталеин и метиловый оранжевый (метилоранж). Между индикаторов первое место, как по важности, так и в историческом отношении занимает лакмус. С кислотами он дает красное окрашивание, со щелочами - синее, нормальный же его цвет его фиолетовый; употребляется в виде водного раствора и виде так называемых лакмусовых бумажек.. [5]

Первые индикаторы были растительного происхождения, современные же индикаторы - в основном продукты химического синтеза.

Выделенные из растений пигменты - красящие вещества - были известны еще в Древнем Египте и Древнем Риме. Что же касается начала использования органических веществ в качестве индикаторов, то оно относится к XVII в. и связано с именем известного английского ученого - физика и химика - Роберта Бойля (1627-1691).

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. [1,4]

С развитием химии число кислотно-щелочных индикаторов росло.

Индикаторы, полученные в результате химического синтеза: фенолфталеин, введенный в науку в 1871г немецким химиком А.Байером, и метилоранж, открытый в 1877г.

Индикаторы обычно используют, добавляя несколько капель водного или спиртового раствора, либо немного порошка к пробе исследуемого раствора.

Другой способ применения - использование полосок бумаги, пропитанных раствором индикатора или смеси индикаторов и высушенных (например, "Универсальный индикатор"). Такие полоски выпускают в самых разнообразных вариантах - с нанесенной на них цветной шкалой - эталоном цвета (в том числе для окрашенных или мутных сред), или с напечатанными числовыми значениями рН; для точного измерения в узких диапазонах рН, и для ориентировочного исследования растворов; в рулончиках, коробках и пеналах, или в виде отрывных книжечек.

Современные индикаторные полоски могут быть изготовлены с красителем - индикатором, привитым к целлюлозе или иному полимеру. Это делает их устойчивыми к вымыванию, вплоть до многократного использования.

Пигменты многих растений способны изменять цвет в зависимости от кислотности клеточного сока. Поэтому растительные пигменты являются индикаторами, которые можно применять для исследования кислотности других растворов.

Это отвары или экстракты окрашенных цветов, ягод и плодов. Так, отвар ириса, анютиных глазок, тюльпанов, черники, ежевики, малины, черной смородины, красной капусты, свеклы и других растений становится красным в кислой среде и зелено-голубым - в щелочной среде.

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. 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. Поэтому в химических лабораториях используют синтетические индикаторы, резко изменяющие свой цвет в достаточно узких границах рН (рН - водородный показатель). Таких индикаторов известно множество, и каждый из них имеет свою область применения.

Растительные индикаторы можно использовать в быту. Сок столовой свеклы в кислой среде изменяет свой рубиновый цвет на ярко-красный, а в щелочной - на желто-зеленый. 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. 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.

Свои исследования мы начали с знакомства с индикаторами, которые имеются в химическом кабинете. Это лакмус, фенолфталеиновый, метиловый оранжевый и универсальный. Опыты проводили как с индикаторными бумажками, так и с растворами. К растворам кислоты, щелочи и воды мы добавляли индикаторы и наблюдали, как они изменяют цвет. Свои наблюдения записали в таблицу.

В течение лета готовили природные индикаторы. Исходным сырьем служили растения. Многие цветы, плоды, ягоды, листья содержат окрашенные вещества, способные менять свой цвет в кислой и щелочной среде и поэтому могут быть использованы в качестве индикаторов.

Из всех собранных растений поочередно готовили вытяжки. Для этого плоды измельчали, заливали водой и кипятили в течение 1-2 минут. Затем раствор охлаждали и отфильтровывали.

К вытяжкам из растений добавляли кислоту и щелочь. Мы увидели изменения цвета природных индикаторов. Чаще всего цвет индикатора становился красным в кислой среде, а желтым и зеленым в щелочной (вытяжки из ягод черной смородины и корнеплодов свеклы). Сок моркови и

отвар из листьев чая изменяли цвет незначительно.

Вытяжку из ягод черной смородины использовали для определения среды растворов, используемых в быту: жидкое мыло, уксусная кислота(9%), раствор питьевой и кальцинированной соды, хозяйственное мыло. [1,4]. По цвету вытяжки сделали вывод о среде раствора.

По результатам нашего исследования были доказаны индикаторные свойства исследуемых объектов .

В ходе исследовательской работы мы узнали, что

1.Индикаторы - это химические вещества, с помощью которых можно определить среду раствора.

2. Некоторые растения проявляют индикаторные свойства.

3. Наиболее пригодны в качестве индикаторов такие растения как: свекла (корнеплоды), черная смородина (ягоды).

4.В домашних условиях в качестве эталона среды удобно использовать раствор уксусной кислоты (кислая среда) и раствор кристаллической соды, (щелочная среда) раствор питьевой соды и хозяйственного мыла (щелочная среда).

5.Природные индикаторы можно использовать на уроках химии, элективных курсах, в быту.

В результате этой исследовательской работы нами доказано, что среди природных объектов существует большое количество природных индикаторов, которые 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.

Библиография:

1. Балаев И.И. .Домашний эксперимент по химии.- Прорсвящение, 1977. - 127 стр.

2. Гибриелян О.С. Химия. 11 класс: в 2 ч. Ч.П. Настольная книга учителя/ О.С.Габриелян, Г.Г. Лысова, А.Г. Введенская. - М.: Дрофа. 2013. - 320 с илл.(176 - 180)

3. Детская инциклопедия. - М.: Академия педагогических наук. РСФСР. 1966. - 461 - 462 стр.

4. Назарова Т.С., Грабецкий А.А. Химический эксперимент в школе. М.: Просвящение, 1987. Москва. - 240 стр.

5. Пилипенко А.Т. Справочник по элементарной химии. Киев. "Наукова думка". 1973 г. - 164 - 167 стр.