Исследовательская работа по химии на тему: "Индикаторы у нас дома". Природные индикаторы, их свойства и применение Актуальность исследовательской работы на тему природные индикаторы

Карачаево – Черкесская республика

МКОУ «СОШ а. Малый Зеленчук имени Героя Советского Союза

Умара Хабекова »

Хабезского муниципального района

Исследовательская работа

по химии на тему:

«Индикаторы у нас дома».

Работу выполнила:

Калмыкова Сатаней

ученица 8 класса

Руководитель:

учитель химии высшей квалификационной категории

Охтова Елена Рамазановна

2015 г.

Содержание

Введение……………………………………………………………………..……3

Теоретическая часть.

1 .1.Природные красители ……………………………………..............................4

1 .2.Понятие об индикаторах……………………………………………………..6

1.3. Классификация школьных индикаторов и способы их использования..7

1.4. Водородный показатель……………………………………………………..8

Практическая часть.

2.1.Получение природных индикаторов……………………………………...…9

2.2.Исследование среды растворов растительными индикаторами………….10

Выводы…………………………………………………………………………...13

Заключение……………………………………………………………………….13

Список литературы……………………………………………………………....14

Введение

В природе мы встречаемся с различными веществами, которые нас окружают. В этом году мы начали знакомиться с интересным предметом - химия. Сколько же в мире веществ? Какие они? Зачем они нам нужны и какую пользу приносят? Нас заинтересовали такие вещества, как индикаторы.

На уроках химии нам учитель рассказала про индикаторы: такие индикаторы как лакмус, фенолфталеин и метиловый оранжевый.

Индикаторы (от английского indicate-указывать) - это вещества, которые изменяют свой цвет в зависимости от среды раствора. С помощью индикаторов можно определить среду раствора.

Мы решили выяснить: можно ли в качестве индикаторов использовать те природные материалы, которые есть дома.

Актуальность и новизна темы в том, что «в результате неконтролируемого обществом научно- технического прогресса на планете, вообще, и в России, в частности, из года в год ухудшается экологическая обстановка, как в городах, так и в сельской местности. В продаже появляются пищевые добавки - красители, тысячи лекарственных препаратов, сделанных из новых полимеров, качественно отличающихся от природных. Широкое распространение получила пищевая индустрия на основе технологии глубокой химической переработки натуральных продуктов, а также производство генетически изменённых злаков, овощей и фруктов. В результате этого мы уже сейчас живём в значительной степени искусственной, «токсической» экосистеме (атмосфере, гидросфере, литосфере, биосфере). Эта экосистема значительно отличается в худшую сторону от той, в которой жили наши предки».

Цель работы:

Изучить понятие об индикаторах;

Ознакомиться с их открытием и выполняемыми функциями;

Научиться выделять индикаторы из природных объектов;

Исследовать действие природных индикаторов в различных средах;

Методы исследования :

Изучение научно-популярной литературы;

Получение растворов индикаторов и работа с ними.

Гипотеза: Могут ли растения или овощи данной местности служить биоиндикаторами кислотности как экологически безопасные для здоровья человека.

Задачи:

приготовить растворы индикаторов, которые бы указывали на присутствие кислоты или основания;

Проверить кислотность среды мыла, чая и продуктов питания.

Предмет исследования: виноградный сок, свёкла, чай, моющие средства и продукты питания.

I . Теоретическая часть.

1.1. Природные красители.

Первые краски люди получали из цветов, листьев, стеблей и корней растений. С давних пор русские крестьяне пользовались растительными красителями, они окрашивали шерсть и льняные ткани в различные цвета. Для получения краски размельчённые части растений обычно кипятили в воде и полученный раствор выпаривали до густого или твёрдого осадка. Затем ткани кипятили в растворе красителя, добавляя для прочности окраски соду и уксус.

Главной составной частью краски является краситель. Краситель - это красящее химическое соединение, придающее материалу определённый цвет.

Использование природных красителей было известно ещё за 3000 лет до нашей эры. В прежние времена органические красители добывались исключительно из организмов животных и растений. Например, из листьев тропического растения индигоферы, растущих в Индии, выделяли фиолетово-синий краситель- индиго . Из листьев рода лавсония (хенна) семейства дербенниковых и поныне выделяют хну- краску красно- оранжевого цвета, хну зелёную получают из высушенных и протертых листьев калины, которые широко используется для укрепления и окраски волос. Для окрашивания шёлка, бумаги, древесины и пищевых продуктов китайцы с древних времён используют краситель куркумин, содержащийся в корневищах и стеблях растений рода куркума (карри). В России издавна для крашения тканей, яиц на пасху использовали шелуху лука, листвяную кору, берёзовые веники, сон-траву (подснежник); цветки ноготков, ягоды можжевельника и другие красители, выделяемые из растений, произрастающих в наших климатических условиях.

Цвет красок преимущественно обусловливают входящие в их состав пигменты (от лат. «pigmentum»- краски). Пигменты бывают разные: природные и синтетические, органической и неорганической природы, хроматические (от греч. «croma»-«цвет») и ахроматические. Ахроматические пигменты определяют белую и чёрную окраски, а также всю лежащую между ними серую цветовую гамму.

Пигменты , в биологии - окрашенные вещества тканей организмов, участвующие в их жизнедеятельности. Обусловливают окраску организмов; у растений участвуют в фотосинтезе (хлорофиллы, каротиноиды), у животных - в тканевом дыхании (гемоглобины), в зрительных процессах (зрительный пурпур), защищают организм от вредного действия ультрафиолетовых лучей (у растений - каротиноиды, флавоноиды, у животных - главным образом меланины). Некоторые пигменты применяют в пищевой промышленности и медицине.

Пигменты (от лат. pigmentum - краска), в химии - окрашенные химические соединения, применяемые в виде тонких порошков для крашения пластмасс, резины, химических волокон, изготовления красок. Подразделяются на органические и неорганические. Из органических наиболее важны азопигменты, пигменты фталоцианиновые и полициклические. К пигментам относят также органические лаки.

Неорганические пигменты делятся на природные и искусственные (сажа, ультрамарин, белила и др.). Краски минеральные (природные), природные пигменты (охры, желтый сурик, киноварь, мумие, мел, ляпис-лазурь и др.), используемые для окраски материалов.

Растительные краски не хранятся долго, как анилиновые, поэтому их не применяют в промышленности. Красители используют не только для окраски тканей, но и для приготовления напитков, кремов, карамели. Многие овощи обязаны своей окраской пигментам - каротиноидам. Многочисленные представители семейства каротинов отличаются друг от друга составом и строением молекул, что влияет на оттенки их окраски, но у всех у них есть одно общее свойство - растворимость в жирах.

С развитием химии природные красители стали вытесняться синтетическими. В наши дни насчитывается более 15000 красителей самых различных оттенков принадлежащих к разным классам соединений.

1.2. Понятие об индикаторах.

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 метилоранж.

Самым первым появился кислотно-основный индикатор лакмус. Лакмус – водный настой лакмусового лишайника, растущего на скалах в Шотландии.

Впервые индикаторы обнаружил в 17 веке английский физик и химик Роберт Бойль. Бойль проводил различные опыты. Однажды, когда он проводил очередное исследование, зашел садовник. Он принес фиалки. Бойль любил цветы, но ему необходимо было проводить эксперимент. Бойль оставил цветы на столе. Когда ученый закончил свой опыт он случайно посмотрел 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. Бойль заинтересовался и проводил опыты с растворами, при этом каждый раз добавлял фиалки и наблюдал, что происходит с цветками. В некоторых стаканах цветы немедленно начали краснеть. Ученый понял, что цвет фиалок зависит от того, какой раствор находится в стакане, какие вещества содержатся в растворе. Лучшие результаты дали опыты с лакмусовым лишайником. 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.

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 и смородины. Наоборот, в кислоте те же «реактивы» примут розово – красный цвет.

Растительные кислотно-основные индикаторы здесь – красящие вещества - антоцианы. Именно антоцианы придают разнообразные оттенки розового, красного, голубого и лилового многим цветам и плодам.

Красящее вещество свеклы бетаин или бетанидин в ще лочной среде обесцвечивается, а в кислой - краснеет. Вот почему такой аппетитный цвет у борща с квашеной капустой.

1.3. Классификация школьных индикаторов и способы их использования.

Индикаторы имеют различную классификацию . Одни из самых распространенных – кислотно-основные индикаторы, которые изменяют цвет в зависимости от кислотности раствора. В наше время известны несколько сот искусственно синтезированных кислотно-основных индикаторов, с некоторыми из них можно познакомиться в школьной химической лаборатории.

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.

Лакмоид (лакмус) - порошок черного цвета. Растворим в воде, 95 % спирте, ацетоне, ледяной уксусной кислоте. Переход окраски раствора от красной к синей.

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

Другой способ применения - использование полосок бумаги, пропитанных раствором индикатора или смеси индикаторов и высушенных при комнатной температуре. Такие полоски выпускают в самых разнообразных вариантах - с нанесенной на них цветной шкалой - эталоном цвета или без него.

1.4. Водородный показатель.

Индикатор бумажный универсальный имеет шкалу для определения среды (рН).

Водородный показатель, pH – величина, характеризующая концентрацию ионов водорода в растворах. Это понятие было введено в датским химиком . Показатель называется pH, по первым буквам латинских слов potentia hydrogeni - сила водорода, или pondus hydrogenii - вес водорода. Водные растворы могут иметь величину pH в интервале 0-14. В чистой воде и нейтральных растворах pH =7, в кислых растворах pH <7 и в щелочных pH >7. Величины pH измеряют при помощи кислотно-щелочных индикаторов.

Таблица №1

Цвет индикатора в различных средах.

Название индикатора

Цвет индикатора в различных средах

в кислой

в нейтральной

в щелочной

Метиловый оранжевый

Красный

(рН < 3,1)

Оранжевый

(3,1 < pH < 4,4)

Желтый

(рН > 4,4)

Фенолфталеин

Бесцветный

( pH < 8,0)

Бесцветный

(8,0 < pH < 9,8)

Малиновый

( pH > 9,8)

Лакмус

Красный

( pH < 5)

Фиолетовый

(5 < pH < 8 )

Синий

( pH > 8 )

Водородный показатель - важнейшая характеристика биологических жидкостей; крови, лимфы, слюны, желудочного, кишечного и клеточного сока. Поэтому его часто определяют при клинических анализах, оценивая здоровье человека.

Обозначение pH широко применяется в химии, биологии, медицине агрономии, экологии и в других сферах жизни. Не случайно о нем так много говорится в средствах массовой информации, и даже далекие от химии люди живо интересуются этим понятием. В телевизионных экранах показывают, как изменяется pH во рту человека после чистки зубов такой-то пастой или после жевания такой-то резинки… Абсолютно нейтральной среде соответствует значение pH , равное точно7.Чем раствор более кислый, тем меньше pH , а в присутствии щелочи pH становится больше 7.

II . Практическая часть.

2.1. Получение природных индикаторов.

Для получения природных индикаторов мы поступили следующим образом. Исследуемый материал натёрли на тёрке, затем прокипятили, так как это приводит к разрушению мембран клеток, и антоцианы свободно выходят из клеток, окрашивая воду. Растворы налили в прозрачную посуду. Чтобы узнать, какой отвар служит индикатором на ту или иную среду и как изменяется его цвет, надо было провести испытание. Взяли пипеткой несколько капель самодельного индикатора и добавляли их поочередно в кислый или щелочной раствор. Кислым раствором служил столовый уксус, а щелочным - раствор пищевой соды. Если, к примеру, добавить к ним ярко-красный отвар из свёклы, то под воздействием уксуса он станет красным, соды - красно-фиолетовым, а в воде – бледно-розовым, т.к. в воде среда нейтральная.

Результаты всех этих опытов тщательно записывали в таблицу №2; ее образец мы здесь приводим.

Таблица № 2

Индикатор

Цвет раствора

исходный

в кислой среде

в щелочной среде

Виноградный сок

Темно-красный

Красный

Зеленый

Свекла красная

Красный

Ярко-красный

Красно - фиолетовый

Лук фиолетовый

Светло-лиловый

Розовый

Светло-зелёный

Красно - кочанная капуста

Фиолетовый

Красный

Светло-зелёный

Виноградный сок

Красный

Светло - зелёный

Также обычный чай можно использовать в домашних условиях как индикатор. Мы заметили, что чай с лимоном гораздо светлее, чем без лимона. В кислой среде он обесцвечивается, а в щелочной становится более темным.

чай нейтральная среда чай в кислой и щелочной среде

2.2. Исследование среды растворов растительными индикаторами.

Для начала необходимо было повторить правила техники безопасности при работе с химическими реактивами и оборудованием.

2.2.1. Химические опыты с продуктами питания.

Мы решили с помощью природного индикатора – отвара свёклы – проверить кислотность среды молока 2,5% и сметаны 20%. В молоко добавили несколько капель отвара свёклы. Раствор стал бледно-розовый. Значит в молоке среда ближе к нейтральной. Тот же опыт повторили со сметаной. Цвет сметаны после добавления природного индикатора был насыщенно розовым. Это ближе к слабо - кислой среде. Вывод такой: в молоке нейтральная среда, а в сметане - кислая среда. Виноградный сок дал интересные результаты. В щелочной среде сок стал синим, в кислой – красным, в нейтральной – розовым. Далее мы добавили виноградный сок в молоко и сметану. В молоке он стал светло-зелёным, а в сметане – бледно-розовым. Значит в сметане слабо-кислая среда.

Таблица № 3

Исследуемый продукт

Цвет свёклы

Среда

Молоко 2,5 %

Бледно-розовый

Нейтральная

Сметана 20 %

Розовый

Слабо-кислая

2.2.2. Химические опыты с моющими средствами.

Далее мы решили проверить среду в мыле и стиральном порошке. Для этого исследовали порошок «Тайд», мыло « DOVE » и хозяйственное мыло. Сначала приготовили растворы этих моющих средств. В каждый раствор добавили индикатор – отвар свёклы. В хозяйственном мыле индикатор стал фиолетовым, а в мыле « DOVE » – розовым. Значит в хозяйственном мыле сильно - щелочная среда, а мыло « DOVE » имеет нейтральную среду. Очень большое содержание щелочи в мыле наносит большой вред коже рук. В «хозяйственном мыле» большое содержание щелочи, в то время как в мыле « DOVE » самое низкое содержание щелочи (нейтральная среда). Из этого можно сделать вывод: в мыле « DOVE » самое низкое содержание щелочи, следовательно, оно является более безопасным для кожи рук. В раствор порошка «Тайд» добавили наш индикатор. Раствор стал фиолетовым, а через несколько минут – обесцветился. Значит в растворе порошка сильно - щелочная среда. Таким способом можно проверить кислотность любого моющего средства.

Таблица № 4

Изменение цвета индикатора в моющих средствах

Исследуемый раствор

Цвет

Среда

Порошок «Тайд»

фиолетовый

щелочная

Мыло хозяйственное

фиолетовый

щелочная

Мыло « DOVE »

розовый

нейтральная

Любая работа должна выливаться в практическую ценность. В процессе опытов как-то само - собой пришло предложение покрасить яйца нашими натуральными красителями. Протертое свекольным соком яйцо окрашивается в бордовый цвет. Шелуха лука - коричневый цвет. Приготовленные индикаторы долго хранить нельзя, они разрушаются в воде. Продлить их действие можно, пропитав экстрактом фильтровальную бумажку, а затем высушив её. Хранить такие бумажки следует в закрытой упаковке.

Выводы.

Изучая индикаторы мы пришли к таким выводам:

Кислотно-основные индикаторы необходимы в химическом анализе, для определения среды растворов.

Существуют природные растения, которые проявляют свойства кислотно-основных индикаторов.

В качестве природных индикаторов можно использовать ярко окрашенные плоды свёклы, чая и виноградный сок.

Растворы природных индикаторов можно приготовить и использовать в домашних условиях.

Природные индикаторы также являются вполне «точными» определителями кислотности жидкостей, как и наиболее «профессиональные» индикаторы: лакмус, фенолфталеин и метиловый оранжевый.

Красящие вещества растений в кислой среде дают оттенки красных тонов, в щелочной среде – фиолетовый, а в нейтральной – розовый.

Заключение.

В заключении хочу сказать, что я научилась выявлять среду растворов, показывающее действие растворов мыл на кожу рук, синтетических моющих средств на ткани при стирке белья.

Результатом этой работы (исследовательской) стало развитие моего творческого мышления и практической деятельности, формирование интереса к познанию химических явлений и их закономерностей.

В конце хочу выразить свое отношение к химии словами М. Горького: «Прежде всего и внимательнее всего изучайте химию. Это изумительная наука, знаете…Ее зоркий, смелый взгляд проникает в огненную массу солнца и во тьму земной коры, в невидимые частицы вашего сердца, и в тайны строения камня, и в безмолвную жизнь дерева. Она смотрит всюду и, везде открывая гармонию, упорно ищет начало жизни…»

Список литературы

1. Алексеева А. А.. Лекарственные растения. / А. А. Алексеева Улан-Удэ: Бурят. кн. изд-во, 1974.- 178 с.

2 .Аликберова Л. Ю. Занимательная химия / Л. Ю. Аликберова М.: АСТ-ПРЕСС, 1999. - 560 с

3 . Дженис В. К. 200 экспериментов / В.К. Дженис М.: АСТ-ПРЕСС, 1995. - 252 с

4 . Кузнецова Н. Е. Химия. Учебник для 10 класса / Н.Е.Кузнецова М: Вентана-Граф, 2005.- 156 с.

5. Николаев Н. Г. Краеведение / Н.Г. Николаев, Е.В. Ишкова М.: Учпедгиз, 1961.- 164с.

6 . Новиков В. С. Школьный атлас - определитель высших растений / В.С. Новиков, И.А. Губанов М: Просвещение, 1991. – 353 с.

7. Савина Л. А. Я познаю мир. Детская энциклопедия Химия / Л.Я. Савина М: АСТ, 1997.- 356с.

8. Синадский Ю. В. Целебные травы / Ю.В. Синадский, В.А. Синадская М: Педагогика, М. 1991.- 287с.

9 . Сомин Л. Е. Увлекательная химия / Л.Е. Сомин М.: Педагогика, 1978.- 383 с.

Природные индикаторы

Аглиуллина Диляра Миннерахмановна

Учитель химии и биологии

МБОУ « Байрякинская СОШ»

Ютазинского района

Республики Татарстан

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

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

2.1. Природные индикаторы. Характеристика и классификация…………………… 4

2.2. Биохимическая роль природных индикаторов……………………………………….……. 6

3. Экспериментальная часть………...………………………………….………………….8

3.1. Определение наличия антоцианов в исследуемых объектах

3.2. Методика изготовления индикаторов из природного сырья………………………………….. 8

3.3. Определение среды растворов моющих средств для посуды с помощью растительных индикаторов

Заключение

Литература………………………………………………………………………………………....11

Приложение ………………………………………………………………………………………12

Введение

Загадочная природа! Каких только чудес в ней не бывает! В старинных народных былинах можно найти рассказы о разных травах, цветах и деревьях, которые обладают уникальным даром указывать человеку, который умеет слышать и понимать язык растений, на различные клады.

Данная работа посвящена уникальным свойствам растений, которые не перестают удивлять человечество каждый раз.

Царство растений отличается своим многообразием цветовых оттенков. Цветовая палитра настолько разнообразна, что невозможно сказать, сколько цветов и их оттенков существует в мире растений. Цвет растений определяется химическим составом клеточного содержимого каждого растения. А точнее, всему виной являются так называемые биофлавониды. Это химические природные соединения, придающие определенный цветовой оттенок и свойства любому растению. Поэтому биофлавонидов существует множество. К ним относятся антоцианы, ксантофиллы, каротиноиды, катехины, флавонолы, флавононы и другие.

В данной работе будут рассмотрены такие флавониды, как антоцианы. По литературным данным антоцианы содержатся в таких природных объектах как анютины глазки, малина, клубника, земляника, вишня, слива, краснокочанная капуста, черный виноград, свекла, черника, голубика, клюква, калина и многие другие.

Актуальность темы заключается в том, что свойства растительных объектов могут быть использованы для применения в разных областях науки, таких как химия, биология и медицина.

Цель работы – с помощью исследования доказать наличие природных индикаторов – антоцианов в растительных объектах и изучить их свойства.

Задачи исследования :

1) Исследовать природные объекты на наличие индикаторов – антоцианов;

2) Доказать индикаторные свойства растительных пигментов – антоцианов;

3) Выявить значение и биохимическую роль природных объектов, содержащих антоцианы.

Объекты исследования : ягоды черники, красной смородины, клюквы, краснокочанная капуста,свекла, морковь, черный чай, черный виноград.

Методы исследования:

1. Изучение научной литературы.
2.Качественный анализ.

3. Наблюдение.

Глава 2. Основная часть

2.1. Природные индикаторы. Характеристика и классификация.

Индикаторы – значит «указатели». Это вещества, которые изменяют цвет в зависимости от того, попали они в щелочную, кислую или нейтральную среду. Больше всего распространены индикаторы лакмус, фенолфталеин и метилоранж.

Самым первым появился кислотно-основный индикатор лакмус. Лакмус – это водный настой лакмусового лишайника, растущего на скалах Шотландии. Этот индикатор случайно открыл в 1663 году английский физик и химик Роберт Бойль. Позднее настоем лакмуса стали пропитывать фильтровальную бумагу.

В химических лабораториях пользуются индикаторами для определение тех или иных веществ, а большей частью, чтобы узнать кислотность среды, потому что от этого свойство зависит и поведение веществ, и характер реакции.

ПРИРОДНЫЕ ИНДИКАТОРЫ

Если нет настоящих химических индикаторов, то для определения кислотности среды можно использовать природные индикаторы: полевые и садовые цветы, сок многих ягод, например, вишни и смородины. Именно окрашенные пищевые соки впервые использовались учеными позднего средневековья для оценки кислотности среды. Например, Роберт Бойль использовал экстракты фиалки в качестве кислотно-щелочного индикатора.

черного винограда

Раствор щелочи

Раствор кислоты

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. Общее название природных пигментов флавониды. В эту группу входят каротиноиды, ксантофиллы, антоцианы, соответственно определяющие желтую, оранжевую, красную, синюю, фиолетовую окраску растений. Пигменты - органические соединения, присутствующие в клетках и тканях растений и окрашивающие их. Расположены пигменты в хлоропластах и хромопластах.

В растительном мире известно около 2 тысяч пигментов. Наиболее стойкими, являются 150. Накапливаются пигменты главным образом в корнях, цветках, кожуре плодов и в листьях растений.

Общее название растительных пигментов - биофлавоноиды. Это фенольные соединения, продукты жизнедеятельности растений. Большинство хорошо растворимы в воде, не растворимы в , и . Особенно богаты ими листья чая, цветы и листья гречихи, софоры японской, плоды цитрусовых, шиповника и черноплодной рябины (эти растения служат сырьем для производства медицинских препаратов). Значительные количества содержатся также в красном перце, черной смородине, землянике, малине, вишне, облепихе, некоторых сортах яблок, слив и винограда. Многие биофлавоноиды придают окраску цветам и плодам растений.

Все пигменты можно разделить на три группы - хлорофиллы, каротиноиды, антоцианы.

Хлорофилл определяет зеленую окраску листьев. Без этого изумрудного пигмента невозможна жизнь на планете, так как он осуществляет фотосинтез. Спутниками хлорофилла являются каротиноиды, которые определяют желтое, оранжевое и красное окрашивание. Так, желтые зерна кукурузы, оранжевая кожура мандарина, красные плоды шиповника своей окраской обязаны каротиноидам. Третья группа пигментов - антоцианы, которые определяют практически все краски растений - от оранжевой и красной до синей. Особый интерес представляют пигменты третьей группы – антоцианы, которые обладают хорошими индикаторными свойствами.

Антоцианы и их свойства.

Антоцианы (от греч. ánthos - цвет и kýаnos - лазоревый) – это одни из самых распространённых пигментов в растительном царстве. Группа антоцианов наиболее многочисленна и насчитывает около 10 видов. Известно большое количество природных объектов, богатых антоцианами. Это анютины глазки, малина, вишня, земляника, краснокочанная капуста, черника, клюква, клубника, черный виноград и многие другие. Они образуются в процессах гидролиза крахмала и по своему происхождению являются безазотистыми соединениями, близким к глюкозидам - соединениям сахара с неуглеводной частью. В основе их строения находится структура:

Строение антоцианов установлено в 1913 немецким биохимиком Р. Вильштеттером, первый химический синтез осуществлен в 1928 английским химиком Р. Робинсоном.

Антоцианы придают тканям растений фиолетовую, синюю, красную, оранжевую и другие окраски. Эта окраска нередко зависит от рН клеточного содержимого, и потому может меняться при созревании плодов, отцветании цветков - процессах, сопровождающихся закислением клеточного содержимого .

При этом окраска растений изменяется от зелёных до красных и синих цветов. Антоцианы хорошо растворимы в воде и присутствуют в соке вакуолей. Диапазон цветов изменяется благодаря наличию в растениях в основном трёх моделей антоцианов, различных между собой числом гидроксильных групп: пеларгонидин (красный), цианидин (фиолетовый) и дельфинидин (синий).

Антоцианы – это природный краситель из группы флавонидов.

Известно большое количество объектов, богатыми антоцианами. Это малина, клубника, земляника, вишня, слива, краснокочанная капуста, черный виноград, свекла, черника, голубика, клюква и многие другие.

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 слабощелочную от сильнощелочной.

Биохимическая роль индикаторов.

Индикаторы позволяют быстро и достаточно точно контролировать состав жидких сред, следить за изменением их состава или за протеканием химической реакции.

Как уже было сказано, общее название всех природных пигментов, природных индикаторов – флавониды.

Флавониды - гетероциклические соединения. В зависимости от структуры и степени окисления делятся на антоцианы, катехины, флавонолы, флавононы, каротиноиды, ксантофиллы и т. д. Находятся в растениях в свободном состоянии и в виде гликозидов (исключение - катехины).

Антоцианы – это биофлавониды, придающие плодам фиолетовую, синюю, коричневую, красную окраску.

Поступая в организм человека с фруктами и овощами, антоцианы проявляют действие, схожее с витамином Р, они поддерживают нормальное состояние кровяного давления и сосудов, предупреждая внутренние кровоизлияния. Антоцианы требуются клеткам головного мозга, улучшают память.

Так как антоцианы обладают хорошими индикаторными свойствами, то их можно применять как индикаторы для идентификации кислотной, щелочной или нейтральной среды, как в химии, так и в быту.

Применение природных индикаторов в медицине.

Данные последних лет свидетельствуют, что красящие вещества растений обладают многообразными лечебными эффектами и благотворно влияние на организм человека.

А нтоцианы имеют огромное биохимическое значение. Они являются мощными антиоксидантами, которые сильнее в 50 раз витамина С. Образуя комплексы с радиоактивными элементами которые губительно действуют на наш организм, антоцианы способствуют быстрому выведению их из организмов. Таким образом, антоцианы являются гарантами долгой и здоровой жизни клеток, а значит, продлевают и нашу жизнь. Они оказывают защитное действие на сосуды, уменьшая их ломкость, помогают снизить уровень сахара в крови, улучшают память. Поступая в организм человека с фруктами и овощами, антоцианы проявляют действие, схожее с витамином Р, они поддерживают нормальное состояние кровяного давления и сосудов, предупреждая внутренние кровоизлияния.

Антоцианы обладают уникальными свойствами – подавляют рост опухолей.Так, например недавние исследования показали, что употребление антоцианов в пищу помогает сократить риск заболевания раком пищевода и прямой кишки.Приготовленные из растений, содержащих антоцианы, водные и подкисленные настои в течение нескольких часов уничтожали бактерии дизентерии и брюшного тифа. Антоцианы помогают предотвратить развитие катаракты и в целом оказывают благоприятное воздействие на весь организм. Поэтому овощи и фрукты ярких цветов считаются полезными для организма.

Применение природных индикаторов в народном хозяйстве и быту.

Кроме медицины антоцианы также используются и в других областях народного хозяйства. Например, в сельском хозяйстве, для оценке химического состава почвы, степени её плодородия, при разведке полезных ископаемых. Добавив в антоциановый раствор горсть земли, можно сделать заключение о ее кислотности, так как на одной и той же почве в зависимости от ее кислотности один вид растений может давать высокий урожай, а другие будут угнетенными.

«Или взять хотя бы всем известный картофель. Он имеет различную окраску кожуры, глазков, проростков и мякоти: белую, желтую, розовую, красную, синюю, темно-фиолетовую и даже черную. Различие окраски картофеля зависит от содержащихся в нем пигментов: белая - от бесцветных лейкоантоцианов или катехинов, желтая - от флавонов и флавоноидов, красная и фиолетовая - от антоцианов. Окрашенные клубни картофеля, как правило, богаче необходимыми для нашего организма веществами. Так, например, клубни с желтой мякотью имеют повышенное содержание жира, каротиноидов, рибофлавина и комплекса флавоноидов.» ((Н.Н.Третьяков. Учебник по агрономии).

« За счет способности антоцианов менять свою окраску можно наблюдать изменение цвета клубней картофеля в зависимости от применения минеральных удобрений и ядохимикатов. При внесении фосфорных удобрений картофель становиться белым, сульфат калия придаёт розовый цвет. Окраска клубней меняется под влиянием ядохимикатов, содержащих медь, железо, серу, фосфор и другие элементы Такими свойствами обладают и другие растения содержащие природные индикаторы. Что позволяет оценить экологическую обстановку. При экологическом мониторинге загрязнений, использование растений содержащих природные индикаторы часто дает более ценную информацию, чем оценка загрязнения приборами. К тому же такой способ мониторинга состояния окружающей среды проще и экономичнее» (Н.Н.Третьяков. Учебник по агрономии).

Растительные индикаторы можно использовать и в быту:

определять среду растворов различных средств бытовой химии и косметических средств, удаление пятен растительного происхождения

Экспериментальная часть.

В качестве природных индикаторов были отобраны ягоды брусники, клюквы, калины, красной смородины, вишни, свекла, морковь, черный чай, черный виноград.(Приложение №1)

3.1. Определение наличия антоцианов в исследуемых объектах.

Исследуемый материал порезать или потереть, затем прокипятить, так как это приводит к разрушению мембран клеток, и антоцианы свободно выходят из клеток, окрашивая воду. Растворы наливают в прозрачную посуду и добавляют в одну порцию раствор соды, а в другую наливают уксус. Если окраска изменится под их воздействием, значит продукты содержат антоцианы и они особенно полезны. Результаты определения занесены в таблицу 1 (приложение 2)

3.1. Методика изготовления индикаторов из природного сырья

Для приготовления растительных индикаторов взяла по 50 г сырья, измельчила, залила 200 мл воды и прокипятила в течение 1-2 минут. Полученные отвары были охлаждены и профильтрованы. С целью предохранения от порчи, в полученный фильтрат добавила спирт в соотношении 2:1.

Получив таким образом растворы индикаторов, я проверила, какую окраску они имеют в разных средах.

Приготовление растительных индикаторов и исследование их свойств.

Для приготовления растительных индикаторов я выбрала следующие методы:

Опыт № 1. Приготовление индикаторов из ягодного сахарного сиропа и свежих ягод .

Цель: приготовление вытяжки антоцианов.

Оборудование: сахарный сироп из клубники, малины и чёрной смородины; свежие ягоды – клюква, ежевика, вишня; дистиллированная вода, спирт, пробирка, фильтровальная бумага, фильтр.

Ход опыта: а) Берут сахарный сироп из клубники, малины и чёрной смородины. Добавляют 10 мл воды и настаивают в течении 30 мин. Затем отфильтровывают раствор через бумажный фильтр в чистую пробирку.

б) Из свежего сырья индикаторы изготавливают следующим способом. Плоды и ягоды разотрем в чашке с небольшим количеством песка и добавим несколько миллилитров спирта, ацетона или другого растворителя, ведь необходимым условием является экстракция краски данным растворителем. После этого экстракт нейтрализуем мелом, так как сок растений чаще всего кислый.

Наблюдение: происходит окрашивание раствора.

Вывод: Цвет раствора убеждает в том, что антоцианы – водорастворимые пигменты.

Опыт № 2. Определить в сахарном сиропе, в отваре или в вытяжке лучшие проявляются идикаторные свойства.
Цель: определить, влияет ли способ приготовления природных индикаторов на изменения цвета в различных средах.

Оборудование: растворы сахарных сиропов чёрной смородины, малины, клубники; отвар лепестков роз; вытяжка из цветков пеларгонии (белая, розовая, малиновая); щёлочь, кислота; пробирки.

Ход опыта:

Наблюдение: Везде происходит изменение цвета образца. В кислой среде на красный или розовый, в щелочной на жёлтый или зелёный.

Вывод: способ приготовления природных индикаторов не влияет на их индикаторные способности.

Опыт № 3 Исследование чувствительности растворов растительных индикаторов на изменение рН среды.

Цель: выяснить, какие природные индикаторы обладают высокой чувствительностью.

Оборудование: образцы природных индикаторов используемых в предыдущих опытах, сок свежих ягод (клюквы, ежевики, вишни); щёлочь, кислота; пробирки.

Ход опыта: Во все образцы добавляем кислоту и щёлочь.

Наблюдение: Из растительных индикаторов наиболее контрастные изменения получены у клюквы, чёрной смородины, краснокочанной капусты.

Вывод: В результате эксперимента я убедилась, что не все вещества обладают ярко выраженными индикаторными свойствами. В то же время растительные индикаторы полученные из клюквы, чёрной смородины, краснокочанной капусты можно с успехом применить для определения слабокислых и слабощелочных растворов в качестве универсальных.

Все данные исследования, были внесены в таблицу (приложение 5)

3 .О пределение рН среды средств бытовой химии и косметических средств .

Цель: с помощью полученных индикаторов исследовать косметико-гигиенические и моющие средства.

Оборудование: образцы моющих и косметико-гигиенические средств; растительные индикаторы (малиновый, клюквенный, черной смородины); пробирки.

Ход опыта: В образцы моющих и косметических средств добавляем растительный индикатор.

Наблюдение: Результаты наблюдений занесены в таблицу (приложение 6). Вывод: При работе с моющими средствами и порошком необходимо применение каких-либо защитных средств (перчаток), так как их сильно - щелочная и сильно-кислая среды разрушают кислотную мантию эпидермиса, оказывая негативное влияние на кожу рук Жидкое мыло «Ромашка » полезного влияния на кожу рук не оказывает.

Заключение

Проведя исследовательскую работу, мы пришли к следующим выводам:

Многие природные растения обладают свойствами кислотно-основных индикаторов, способных изменять свою окраску в зависимости от среды, в которую они попадают;

Растворы растительных индикаторов можно использовать, например, в качестве кислотно-основных индикаторов для определения среды растворов моющих средств для посуды в домашних условиях;

Моющие средства для посуды «Fairy , АОС » имеют нейтральную среду; «Капля» - слабощелочную среду и при их применении необходимо использовать резиновые перчатки для защиты кожи рук от негативного воздействия, так как щелочная и нейтральная среды разрушает кислотную мантию эпидермиса;

Самодельные индикаторы из природного сырья можно применять на уроках химии в сельских школах, если существует проблема обеспечения школы химическими индикаторами.

По результатам моего исследования были доказаны индикаторные свойства исследуемых объектов. Наблюдается следующая закономерность – все данные природные объекты в кислотной среде преимущественно окрашиваются в красный цвет, а в щелочной среде – в зелено-желтый. И это доказывает, что они действительно содержат антоцианы. Данное исследование нам показало, что в природе существуют такие растительные объекты, которые меняют свою окраску в зависимости от кислотности среды. Поэтому мы можем назвать их природными индикаторами.

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

Результаты исследовательской работы 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.

«Школа – интернат для детей с нарушением зрения»

В МИРЕ

ИНДИКАТОРов

	ВВЕДЕНИЕ
	ИСТОРИЯ ОТКРЫТИЯ ИНДИКАТОРОВ	4 - 5
	ХИМИЧЕСКИЕ ИНДИКАТОРЫ	6 - 8
III.	ПРИРОДНЫЕ ИНДИКАТОРЫ	9 - 10
	ПРИМЕНЕНИЕ ИНДИКАТОРОВ
	Биохимическая роль индикаторов и применение в медицине
	Применение природных индикаторов в народном хозяйстве
	Применение индикаторов в быту
		1 4 - 18
	Приготовление природных индикаторов из растительного сырья
	Определение среды некоторых средств бытовой химии с помощью полученного индикатора
	Определение среды растворов некоторых кисломолочных продуктов
	ЗАКЛЮЧЕНИЕ
	СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

ВВЕДЕНИЕ

Индикаторы широко используют в химии, в том числе и в школе. Любой школьник, скажет, что такое фенолфталеин, лакмус или метилоранж. При знакомстве с кислотами и основаниями я узнал, что 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: какие растения 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 или средств бытовой химии с целью выявления их негативного влияния на кожу рук? Думаю, актуальность темы заключается в том, что свойства растительных объектов могут быть использованы для применения в разных областях науки, например, таких как химия.

Гипотеза: растворы растительных индикаторов можно приготовить самостоятельно и применять в домашних условиях для определения среды некоторых напитков и растворов моющих средств.

Цель работы : Изучить действие химических и природных индикаторов в различных средах.

Задачи:

Изучить литературные источники по теме;

Рассмотреть классификацию индикаторов;

Сделать определенные выводы по применению индикаторов в быту и природе;

Научиться выделять индикаторы из природного сырья;

Исследовать действие природных индикаторов в различных средах (определить среду растворов некоторых продуктов питания, ягодных соков и растворов моющих средств для посуды).

I . 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. 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, какие вещества содержатся в растворе. Затем Бойль заинтересовался, что покажут не фиалки, а другие растения.

Он приготовил для своих опытов водный настой лакмусового лишайника. 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, Бойль на пробу добавил несколько капель настоя лакмуса к водному раствору гидроксида натрия и обнаружил, что в щелочной среде лакмус синеет.

Эксперименты следовали один за другим, проверялись васильки и другие растения, но всё же лучшие результаты дали опыты с лакмусовым лишайником. Так, в 1663 году, был открыт первый индикатор для обнаружения кислот и оснований, названный по имени лишайника лакмусом.

В 1667 году Роберт Бойль предложил пропитывать фильтровальную бумагу отваром тропического лишайника – лакмуса, а также отварами фиалок и васильков.Высушенные и нарезанные «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.

Лакмус стал самым древним кислотно-основным индикатором. Надо сказать, что само красящее вещество лакмус был известен ещё в Древнем Египте и Древнем Риме. Его добывали из некоторых видов лишайников, произраставших на скалах Шотландии, и использовали в качестве фиолетовой краски, но со временем, рецепт его приготовления был утерян.

В 1640 году ботаники описали гелиотроп – душистое растение с темно-лиловыми цветками, из которого тоже было выделено красящее вещество. Этот краситель наряду с соком фиалоктоже стал широко применяться химиками в качестве индикатора, который в кислой среде был красным, а в щелочной – синим.

Позже, в серединеXIX века химики научились искусственно синтезировать кислотно–основные индикаторы. Так в 1871 годунемецкий химик-органик Адольф фон Байер, будущий лауреат Нобелевской премии, впервые осуществил синтез фенолфталеина.

В наши дни известны несколько сот кислотно-основных индикаторов, искусственно синтезированных.

II . ХИМИЧЕСКИЕ ИНДИКАТОРЫ

Слово «индикатор» применяется в разных областях человеческой деятельности – механике, математике, биологии, экологии, экономике, в социальных, общественных науках и прочих.

Индикатор (от лат инскогоindicator - указатель) - это прибор, устройство, информационная система, вещество или объект, отображающий изменения какого-либо параметра контролируемого процесса или состояния объекта в форме, наиболее удобной для непосредственного восприятия человеком визуально, акустически, тактильно или другим легко интерпретируемым способом. Мы будем рассматривать только химические индикаторы.

Химические индикаторы - это вещества, изменяющие окраску, люминесценцию или образующие осадок при изменении концентрации какого-либо компонента в растворе. Они бывают природного и химического происхождения. Индикаторы применяют чаще всего для установления конца какой-либо химической реакции или концентрации водородных ионов по легко заметному признаку.Химические индикаторы делят обычно на несколько групп.

В школе используются самые распространенные кислотно – основные индикаторы. Их преимуществом является дешевизна, быстрота и наглядность исследования. Это растворимые органические соединения, которые меняют свой цвет в зависимости от концентрации ионов водорода Н + (рН среды). Происходит это потому, что в кислой и щелочной среде молекулы индикаторов имеют разное строение. Примером может служить общеизвестный индикатор фенолфталеин. В кислой среде это соединение находится в виде недиссоциированных молекул и раствор бесцветен, а в щелочной среде – в виде ионов и раствор имеет малиновый цвет. Такие индикаторы резко изменяют свой цвет в достаточно узких границах рН.

Универсальные индикаторы – это смеси нескольких индивидуальных индикаторов, подобранных так, что их раствор поочередно меняет окраску, проходя все цвета радуги при изменении кислотности раствора в широком диапазоне рН.

pH - водородный показатель. Это понятие ввёл датский химик Сёренсен для точной числовой характеристики среды раствора и предложил математическое выражение для его определения:

рН = -lg .

Характер среды имеет большое значение в химических и биологических процессах. В зависимости от типа среды эти процессы могут протекать с различными скоростями и в разных направлениях. Поэтому во многих случаях важно как можно более точно определять среду раствора. При рН = 7 – среда нейтральная, при рН 7 – щелочная. Среду исследуемого раствора можно приблизительно определить по окраске индикаторов.

Больше всего распространены индикаторы лакмус, фенолфталеин и метилоранж.

Самым первым появился кислотно-основный индикатор лакмус . Фактически природный лакмус представляет собой сложную смесь.Это порошок черного цвета, растворим в воде, 95 % спирте, ацетоне, ледяной уксусной кислоте. Его основными компонентами являются: азолитмин (C 9 H 10 NO 5) и эритролитмин (С 13 H 22 O 6).

Окраска лакмуса в различных средах изменяется следующим образом:

Фенолфталеин С 20 Н 14 О 4 (продается в аптеке под названием "пурген") - белый мелкокристаллический порошок, растворим в 95% спирте, но практически не растворим в воде. Применяется в виде спиртового раствора, приобретает в щелочной среде малиновый цвет, а в нейтральной и кислой он бесцветен.

Метиловый оранжевый , C 14 H 14 N 3 O 3 SNa , - кристаллический порошок оранжевого цвета, умеренно растворим в воде, нерастворим в органических растворителях. Метилоранж действительно оранжевый в нейтральной среде. В кислотах его окраска становится розово-малиновой, а в щелочах – желтой.

В зависимости от кислотности среды изменяет окраску и краситель бриллиантовый зеленый (его спиртовой раствор используется как дезинфицирующее средство – зеленка). В сильнокислой среде его окраска желтая, а в сильнощелочной среде раствор обесцвечивается.

Помимо кислотно-основных известны и другие типы индикаторов:адсорбционные, комплексонометрические, флуоресцентные, изотопные, окислительно-восстановительные и прочие.

универсальной индикаторной бумагой. В основе - смеси индикаторов, позволяющие определить значение рН растворов в большом диапазоне концентраций (1-10; 0-12). Растворами таких смесей - «универсальных индикаторов» обычно пропитывают полоски «индикаторной бумаги», с помощью которых можно быстро (с точностью до десятых долей рН) определить кислотность исследуемых водных растворов. Для более точного определения полученный при нанесении капли раствора цвет индикаторной бумаги немедленно сравнивают с эталонной цветовой шкалой.

III . ПРИРОДНЫЕ ИНДИКАТОРЫ

Кислотно-основные индикаторы бывают не только химическими. Они находятся вокруг нас, только обычно мы об этом не задумываемся. Когда нет настоящих химических индикаторов, то для определения среды растворов можно успешно применять самодельные индикаторы из природного сырья.

Исходным сырьем могут служить цветы герани, лепестки пиона или мальвы, ирис, темные тюльпаны или анютины глазки, а также ягоды малины, черники, черноплодной рябины, соки вишни, смородины, винограда, плоды крушины и черемухи.

Эти природные индикаторы содержат окрашенные вещества (пигменты), способные менять свой цвет в ответ на то или иное воздействие. И, попадая в кислую или щелочную среду, они наглядным образом сигнализируют об этом.

Такими пигментами являются, прежде всего, антоцианы . Они имеют (преимущественно) красный цвет в кислой среде и синий или зеленый - в щелочной. Пример:


Раствор щелочи
Раствор кислоты

Именно антоцианы придают разнообразные оттенки розового, красного, голубого и лилового многим цветам, плодам и осенним листьям. Эта окраска часто зависит от рН клеточного содержимого, и потому может меняться при созревании плодов, отцветании цветков и увядании листьев.

Антоцианы - неустойчивые соединения, в клетках растений обычно содержится несколько различных антоцианов, и проявление их связано с химическим составом почвы и возрастом растения.

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 (пить такой чай, конечно, не следует). Чай же из цветков каркаде дает намного более яркие цвета.

Индикатором являются и обычные чернила, которые под влиянием кислоты изменяют окраску с фиолетовой на зеленую, и вновь приобретают фиолетовую окраску при нейтрализации кислоты щелочью.

Сок столовой свеклы в кислой среде изменяет свой рубиновый цвет на ярко-красный, а в щелочной – на желтый. Зная свойство свекольного сока, можно сделать цвет борща ярким. Для этого к борщу следует добавить немного столового уксуса или лимонной кислоты.

Вот список растений, листья или плоды которых можно использовать для приготовления природных индикаторов.

Виноград красный

Вишня, сок ягод

Герань розовая, лепестки

Голубика, ягоды

Гортензия

Дельфиниум лепестки

Земляника, ягоды

Капуста красная, сок

Карри порошок (куркума)

Конский каштан, листья

Луковая шелуха

Мак, лепестки

Маргаритки, лепестки

Морковь, сок

Петуния, лепестки

Пион красный, лепестки

Редис красный
Роза, лепестки
Свёкла красная, сок
Тимьян или орегано - цветки
Тюльпан, лепестки
Чёрная смородина сок
Фиалка, лепестки

Находясь летом в отпуске, можно засушить лепестки цветов и ягоды, из которых по мере необходимости готовить растворы, и таким образом обеспечить себя индикаторами.

Соки или отвары ярко окрашенных плодов или других частей растений, используемые в качестве природных индикаторов необходимо хранить в темной посуде. К сожалению, у природных индикаторов есть серьезный недостаток: их отвары довольно быстро портятся – скисают или плесневеют. Поэтому в химических лабораториях используют синтетические индикаторы, резко изменяющие свой цвет в достаточно узких границах рН.

IV . ПРИМЕНЕНИЕ ИНДИКАТОРОВ

Как уже было сказано, в растениях очень много природных пигментов, природных индикаторов, большая часть которых относится к антоцианам.

Природные индикаторы находят применение во многих областях человеческой деятельности: в медицине и экологии, в сельском и народном хозяйстве, в пищевой промышленности и в быту.

Так же антоцианы применяются в косметике, т.к. обладают стабилизирующим эффектом и являются коллагенами и в пищевой промышленности в виде добавки E163 в качестве природных красителей. Они применяются в производстве кондитерских изделий, напитков, йогуртов и других пищевых продуктов.

1. Биохимическая роль индикаторов и применение в медицине

Данные последних лет свидетельствуют, что красящие вещества растений выполняют огромную биохимическую роль, обладают многообразными лечебными эффектами и благотворно влияют на организм человека.

Антоцианы являются мощными антиоксидантами, которые сильнее в 50 раз витамина С. Многие исследования подтвердили пользу антоцианов для зрения. Наибольшая концентрация антоцианов содержится в чернике. Поэтому препараты, содержащие чернику, наиболее востребованы в медицине.

Образуя комплексы с радиоактивными элементами, которые губительно действуют на наш организм, антоцианы способствуют быстрому выведению их из организмов. Таким образом, антоцианы являются гарантами долгой и здоровой жизни клеток, а значит, продлевают и нашу жизнь. Они оказывают защитное действие на сосуды, уменьшая их ломкость, помогают снизить уровень сахара в крови.

Антоцианы обладают уникальными свойствами – подавляют рост опухолей. Так, например недавние исследования показали, что употребление антоцианов в пищу помогает сократить риск заболевания раком пищевода и прямой кишки. Приготовленные из растений, содержащих антоцианы, водные и подкисленные настои в течение нескольких часов уничтожали бактерии дизентерии и брюшного тифа. Антоцианы помогают предотвратить развитие катаракты и в целом оказывают благоприятное воздействие на весь организм. Поэтому овощи и фрукты ярких цветов считаются полезными для организма.

2. Применение природных индикаторов в народном хозяйстве

Кроме медицины антоцианы также используются и в других областях народного хозяйства. Например, в сельском хозяйстве, для оценки химического состава почвы, степени её плодородия, при разведке полезных ископаемых. Добавив в антоциановый раствор горсть земли, можно сделать заключение о ее кислотности, т. к. на одной и той же почве в зависимости от ее кислотности один вид растений может давать высокий урожай, а другие будут угнетенными.

«Или взять хотя бы всем известный картофель. Он имеет различную окраску кожуры, глазков, проростков и мякоти. Различие окраски картофеля зависит от содержащихся в нем пигментов. Окрашенные клубни картофеля, как правило, богаче необходимыми для нашего организма веществами. Так, например, клубни с желтой мякотью имеют повышенное содержание жира, каротиноидов, рибофлавина и комплекса флавоноидов.».

«За счет способности антоцианов менять свою окраску можно наблюдать изменение цвета клубней картофеля в зависимости от применения минеральных удобрений и ядохимикатов. При внесении фосфорных удобрений картофель становиться белым, сульфат калия придаёт розовый цвет. Окраска клубней меняется под влиянием ядохимикатов, содержащих медь, железо, серу, фосфор и другие элементы. Такими свойствами обладают и другие растения содержащие природные индикаторы. Что позволяет оценить экологическую обстановку. При экологическом мониторинге загрязнений, использование растений содержащих природные индикаторы часто дает более ценную информацию, чем оценка загрязнения приборами. К тому же такой способ мониторинга состояния окружающей среды проще и экономичнее» (Н.Н.Третьяков. Учебник по агрономии).

3. Применение индикаторов в быту

Растительные индикаторы можно использовать и в быту.

Индикаторы помогают определять среду растворов различных средств бытовой химии и косметических средств, удалять пятна растительного происхождения.

Даже хозяйки используют индикаторы, чтобы борщ был ярко-красным - в него перед окончанием варки добавляют немного пищевой кислоты – уксусной или лимонной; цвет меняется прямо на глазах.

Давненько было в моде писать приглашения на лепестках цветов; а писали их в зависимости от цветка и желаемого цвета надписи раствором кислоты или щелочи, пользуясь тонким пером или заостренной палочкой.

Ещё в прошлом веке реакцию йода с крахмалом (в результате которой все окрашивается в синий цвет) использовали, чтобы уличить недобросовестных торговцев, которые добавляли в сметану «для густоты» пшеничную муку. Если на образец такой сметаны капнуть йодной настойки, синее окрашивание сразу выявит подвох.

Раньше лакмус использовали в качестве красителя, но когда изобрели синтетические красители, использование лакмуса ограничилось. Для этой цели служат полоски фильтрованной бумаги, пропитанной раствором лакмуса.

1. Приготовление природных индикаторов

из растительного сырья

Задачи :

1. Получить природные индикаторы из доступных природных объектов.2. Составить шкалу изменения цвета для каждого индикатора.

Объект исследования:

Предмет исследования:

Методы исследования:

Из литературы я узнал, что приготовить вытяжку природных индикаторов можно разными способами – кипячением в воде или экстрагированием каким-либо растворителем, например – спиртом. Я приготовил индикаторы способом кипячения.

В качестве природных индикаторов были отобраны ягоды брусники, клюквы, черной смородины, свекла, морковь, куркума и черный чай.


брусника		черная смородина

		куркума, черный чай

1. Изготовление индикаторов.

Для приготовления растительных индикаторов я взял по 50 г сырья, измельчил, залил 100 мл воды и прокипятил в течение 1-2 минут. Это приводит к разрушению мембран клеток, и антоцианы свободно выходят из клеток, окрашивая воду. Полученные отвары были охлаждены и профильтрованы. С целью предохранения от порчи, в полученный фильтрат добавил спирт в соотношении 2:1.

2. Изучение действия индикаторов в различных средах, составление таблицы изменения цвета.

Получив растворы индикаторов, я проверил, какую окраску они имеют в разных средах.

По несколько капель каждого образца добавлял в растворы соляной кислоты HCl (среда кислая) и гидроксида натрия NaOH (среда щелочная).

Вывод. Все индикаторы изменили свой цвет в кислой и в щелочной среде. Лучше себя показали индикаторы из свеклы, чёрной смородины, брусники и клюквы. Не все вещества обладают ярко выраженными индикаторными свойствами. Черный чай изменяет цвет только в кислоте, а морковь и куркума - только в щелочной. Все данные исследования внесены в таблицу:

Исследуемый объект	Исходная окраска	Окраска в кислоте	Окраска в щелочи
Ягоды брусники	малиновая
Ягоды клюквы	малиновая
Ягоды черной смородины	малиновая
	бордовая	ярко-розовая	желто-зеленая
	оранжевая	светло-оранжевая
			коричневая
Чай черный	коричневая		темно-коричневый

Вот мои лучшие индикаторы

2. Определение среды некоторых средств бытовой химии с помощью полученных индикаторов

Цель: с помощью полученных индикаторов исследовать косметико-гигиенические и моющие средства.

Оборудование: образцы моющих и косметико-гигиенические средств; растительные индикаторы (из брусники, клюквы, черной смородины и свеклы); пробирки.

Ход опыта : Я растворил выбранные образцы моющих средств и средств бытовой химии в воде, и поочередно добавлял к полученным растворам растворы моих индикаторов. Результаты исследований занесены в таблицу.

Исследуемое вещество		черная смородина	брусника
Кислородный гель для эмали, акрила и гранита. САНЭЛИТ ЗАО «Ашот»	бледно-розовый	малиново-розовый	малиново-розовый	бордово-бурый	Среда раствора нейтральная, слабо-кислая
Средство для стекол (с наш.спиртом) МrMuscule	бледно-розовый	бледно-розовый	грязно-розовый	коричн.-зеленый	Среда раствора слабо-щелочная
Шампунь-кондиционер. Чистая линия		малиновый			Среда раствора нейтральная
Мыло обыкновенное	бледно-розовый	бледно-розовый		коричн.-зеленый	Среда раствора слабо-щелочная

Результаты исследований:

Средство для мытья стекол и хозяйственное мыло имеют слабо-щелочную среду раствора, поэтому эти средства не должны попадать в глаза и разрушают естественную защиту кожи.

На уроках биологии и химии я узнал, что внешняя поверхность эпидермиса покрыта микроскопически тонким слоем – кислотной мантией. В эпидермисе протекает множество биохимических процессов. В результате образуются кислоты – молочная, лимонная и другие. Плюс к этому: кожное сало и пот. Все это и составляет кислотную мантию кожи. Следовательно, нормальная кожа имеет кислую реакцию, рН кожи составляет в среднем 5,5.

При использовании моющих средств, имеющих щелочную среду, мы нарушаем нормальную кислотную среду кожи рук. Для предохранения кожи рук от негативного воздействия таких средств, нужно работать с ними только в перчатках. Ещё лучше, пользоваться другими средствами: например, руки мыть хорошим туалетным мылом или гелем, или детским мылом, в которые добавлены нейтрализующие щелочь вещества. Они меньше раздражают кожу.

Шампунь в моей семье правильный, среда его раствора близка к среде кожи головы – он совершенно безопасен.

3. Определение среды растворов некоторых

кисломолочных продуктов

Так же я проверил реакцию среды кисломолочных продуктов, имеющихся у нас дома. Но так как растворы природных индикаторов закончились, я работал с бумажным универсальным индикатором. Опустив индикаторную полоску в кефир и домашнюю простоквашу, я заметил, что бумажка порозовела. Я доказал наличие кислоты в этих продуктах.

Это молочная и другие органические кислоты, которые усиливают выделение желудочного сока, улучшают функционирование кишечника, нормализуют его микрофлору. Ученые утверждают, что кисломолочные культуры легче, по сравнению с натуральным молоком, усваиваются организмом и препятствуют размножению вредных патогенных микробов, вызывающих гнилостные процессы.

Хорошо, что в нашей семье любят такие продукты.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Из литературных и интернет-источников я узнал о действиях химических и природных индикаторов в различных средах, т.е. достиг своей главной цели. Узнал, на какие группы делятся индикаторы, как ведут себя в кислотных, основных и щелочных средах. Оказывается, индикаторы можно использовать для различных целей. Например, чтобы отстирать пятно от ягод сначала нужно застирать вещь в кислой среде, а только потом обычным моющим средством. И еще можно использовать индикаторы для того, чтобы с их помощью определить среду моющих средств и выбрать наиболее приемлемое средство.

После проведения ряда опытов я убедился, что индикаторы в действительности являются веществами, изменяющими окраску при изменении концентрации ионов водорода в растворе, и подтвердил свою гипотезу.

В современном мире при огромнейшем разнообразии химических веществ необходимо знать правила правильного использования этих веществ. Не пренебрегайте инструкцией по применению.

Проведя исследовательскую работу, я пришел к следующим выводам:

Многие природные растения обладают свойствами кислотно-основных индикаторов, способных изменять свою окраску в зависимости от среды, в которую они попадают. Это, так называемые, природные индикаторы, ярко окрашенные цветы и плоды растений;

Растворы растительных индикаторов можно использовать, например, в качестве кислотно-основных индикаторов для определения среды растворов гигиенически-моющих средств и качества продуктов в домашних условиях;

Самодельные индикаторы из природного сырья можно применять на уроках химии в школах, если существует проблема обеспечения школы химическими реактивами.

К сожалению, почти у всех природных индикаторов есть серьезный недостаток: их отвары довольно быстро портятся, поэтому чаще используются более устойчивые спиртовые растворы. Положительным моментом является то, что они экологически безопасны, и их можно приготовить и использовать в домашних условиях.

Надеюсь, что моя работа привлечёт внимание учащихся и педагогов, так как полученная информация может быть использована в узко прикладном направлении, например в домашнем хозяйстве и на даче. А ещё надеюсь, что моя работа будет способствовать развитию у ребят любознательности и наблюдательности.

1. Растительные индикаторы можно использовать и в быту. Сок столовой свеклы в кислой среде изменяет свой рубиновый цвет на ярко-красный, а в щелочной – на желтый. Зная свойство свекольного сока, можно сделать цвет борща ярким. Для этого к борщу следует добавить немного столового уксуса или лимонной кислоты.

2. 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 (ацетилсалициловую кислоту) и многие витамины нельзя принимать на голодный желудок, так как кислоты, входящие в их состав, будут повреждать слизистую желудка.

3. Результаты исследовательской работы можно использовать для определения среды различных растворов, например, молочных продуктов, бульонов, лимонада и других, а также для определения кислотности почвы, т. к. в зависимости от этого один вид растений может давать высокий урожай, а другие будут угнетенными.

4. "Народный" способ для определения кислотности почвы. Положите в стеклянную посуду 3-4 листа черной смородины или вишни и залейте их стаканом кипятка. Когда вода остынет, бросьте в нее комочек земли. Если вода покраснеет - почва определенно кислая, посинеет - слабокислая, а если станет зеленой - нейтральная.

5. Моющие средства для посуды имеют щелочную среду и при их применении необходимо использовать резиновые перчатки для защиты кожи рук от негативного воздействия, т. к. щелочная среда разрушает кислотную мантию эпидермиса.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

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

Аликберова Л.Ю. Занимательная химия. Книга для учащихся, учителей и родителей. – М.: АСТ-ПРЕСС, 1999.

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

Балаев И.И. Домашний эксперимент по химии.(Пособие для учителя) - М.: Просвещение, 1977.

Габриелян О.С. Химия.11 класс. Базовый уровень: учеб.для ОУ. - М.: Дрофа. 2008.

Кременчугская М. Химия. – М.: Филологическое общество «Слово»,1995.

Крешков А.П. Основы аналитической химии, 3 изд., кн. 2 – М., 1971.

Леенсон И.А. Занимательная химия. - М.: РОСМЭН, 2001.

9. Назарова Т.С, Грабецкий А.А. Химический эксперимент в школе. – М. 1987.

10. Научно – практический журнал «Химия для школьников», №4, 2007.

11.Нифантьев Э.Е. Внеклассная работа по химии с использованием хроматографии.- М.: Просвещение, 1982.

12. Савина Л.А. Я познаю мир. Детская энциклопедия. Химия. – М.: АСТ, 1996.

13. Степин Б.Д., Аликберова Л.Ю. Занимательные задания и эффектные опыты по химии. – М.: Дрофа, 2002.

14. Пилипенко А.Т. Справочник по элементарной химии. – Киев.Наукова думка. 1973.

15. Учебно–методическая газета для учителей химии «Первое сентября», №22, 2007.

16. Храмов В.А. Аналитическая биохимия. - Волгоград: Издательство «Учитель», 2007.

17. Штемплер Г.И. Химия на досуге. – М.: Просвещение, «Учебная литература», 1996.

18. Энциклопедический словарь юного химика. – М.: Педагогика, 1982.

Интернет-ресурсы:

1. http://www.xumuk.ru/encyklopedia/1684.html

3. http://ru.wikipedia.org/wiki.

4. http://www.alhimik.ru

5. http://www.planetseed.com/ruru

6. http ://www . alchemic.ru. «Добрые советы».

Просмотр содержимого презентации
«В мире индикаторов»

В мире индикаторов

Исследовательский проект

ученика 8 класса

Гоголева Сергея,

руководитель Захарова Л.Ю.

Цель работы: Изучить действие химических и природных индикаторов в различных средах

изучить литературные источники по теме; рассмотреть классификацию индикаторов; сделать определенные выводы по применению индикаторов в быту и природе; научиться выделять индикаторы из природного сырья; исследовать действие природных индикаторов в различных средах.
изучить литературные источники по теме;
рассмотреть классификацию индикаторов;
сделать определенные выводы по применению индикаторов в быту и природе;
научиться выделять индикаторы из природного сырья;
исследовать действие природных индикаторов в различных средах.

Из истории открытия…

Роберт Бойль, английский химик

и физик XVII века, впервые обнаружил

вещества, меняющие свой цвет

в зависимости от среды.

лакмусовый

лишайник

лакмусовые

гелиотроп

Индикатор (от латинского indicator - указатель)

индикатор напряжения

индикатор часового типа

индикатор

заряда батареи

индикатор

скрытой проводки

индикатор уровня звука

индикатор износа шин

ХИМИЧЕСКИЕ ИНДИКАТОРЫ

Химические индикаторы - это вещества, изменяющие окраску, люминесценцию или образующие осадок при изменении концентрации какого-либо компонента в растворе.

7 МЕТИЛОРАНЖ бесцветный красный оранжевый синий малиновый розовый желтый" width="640"

Название

индикатора

Нейтральная среда

ЛАКМУС

ФЕНОЛФТАЛЕИН

Кислая

c реда

бесцветный

фиолетовый

Щелочная среда

МЕТИЛОРАНЖ

бесцветный

красный

оранжевый

синий

малиновый

розовый

желтый

В настоящее время химики часто пользуются универсальной индикаторной бумагой

ПРИМЕНЕНИЕ ИНДИКАТОРОВ

Экология

Пищевая промышленность

Сельское хозяйство

ПРИРОДНЫЕ ИНДИКАТОРЫ

Медицина

Домашнее хозяйство

Производство косметических средств

Медицина

Антоцианы - мощные антиоксиданты, в 50 раз сильнее витамина С:

выводят радиоактивные вещества, продлевая жизнь клеткам;
полезны для зрения;
требуются клеткам головного мозга,
улучшают память,
подавляют рост опухолей.

Сельское хозяйство

Изучение

плодородия почв

Анализ

экологических

вопросов

Анализ средств бытовой

химии и косметических средств

Добавление пищевой

кислоты в борщ сделает его ярко-красным

Задачи :
1. Получить природные индикаторы из доступных природных объектов.
2. Составить шкалу изменения цвета для каждого индикатора.
Объект исследования : природные растения, обладающие свойствами индикаторов.
Предмет исследования: растворы самодельных растительных индикаторов.
Методы исследования:
Изучение научно-популярной литературы;
Получение растворов индикаторов и работа с ними.

1. Приготовление природных индикаторов из растительного сырья

ч. смородина

брусника

клюква

свекла

куркума

морковь

Ч. чай

Таблица действия индикаторов

Исследуемый объект

Исходная окраска

Ягоды брусники

малиновая

Ягоды клюквы

Окраска в кислоте

Ягоды черной смородины

малиновая

розовая

Окраска в щелочи

зеленая

малиновая

розовая

Свекла

Морковь

зеленая

розовая

бордовая

оранжевая

зеленая

ярко-розовая

Куркума

желто-зеленая

светло-оранжевая

желтая

Чай черный

желтая

коричневая

желтая

коричневая

желтая

темно-коричневый

2. Определение среды некоторых средств

бытовой химии с помощью

полученных индикаторов.

Исследуемое вещество

клюква

Кислородный гель для эмали, акрила и гранита.

САНЭЛИТ ЗАО «Ашот»

бледно-розовый

черная смородина

Средство для стекол

(с наш.спиртом)

М rMuscule

бледно-розовый

малиново-розовый

Шампунь-кондиционер.

Чистая линия

брусника

малиново-розовый

Мыло обыкновенное

свекла

бледно-розовый

розовый

малиновый

бледно-розовый

грязно-розовый

бордово-бурый

Вывод

коричн.-зеленый

бледно-розовый

Среда раствора

нейтральная, слабо-кислая

коричн.

коричн.-зеленый

Среда раствора нейтральная

Среда раствора слабо-щелочная

Исследуемые средства

имеют щелочную реакцию растворов

Исследуемые молочные продукты имеют кислую реакцию растворов

творческая работа

8 Применение природных индикаторов в народном хозяйстве и быту

Или взять хотя бы всем известный картофель. Он имеет различную окраску кожуры, глазков, проростков и мякоти: белую, желтую, розовую, красную, синюю, темно-фиолетовую и даже черную. Различие окраски картофеля зависит от содержащихся в нем пигментов: белая - от бесцветных лейкоантоцианов или катехинов, желтая - от флавонов и флавоноидов, красная и фиолетовая - от антоцианов. Окрашенные клубни картофеля, как правило, богаче необходимыми для нашего организма веществами. Так, например, клубни с желтой мякотью имеют повышенное содержание жира, каротиноидов, рибофлавина и комплекса флавоноидов. За счет способности антоцианов менять свою окраску можно наблюдать изменение цвета клубней картофеля в зависимости от применения минеральных удобрений и ядохимикатов. При внесении фосфорных удобрений картофель становиться белым, сульфат калия придаёт розовый цвет. Окраска клубней меняется под влиянием ядохимикатов, содержащих медь, железо, серу, фосфор и другие элементы .

Такими свойствами обладают и другие растения содержащие природные индикаторы. Что позволяет оценить экологическую обстановку. При экологическом мониторинге загрязнений, использование растений содержащих природные индикаторы часто дает более ценную

информацию, чем оценка загрязнения приборами. К тому же такой способ мониторинга состояния окружающей среды проще и экономичнее .

Окраска антоцианов связанна с показателем рН среды. При рН < 6 окраска карминово-красная, 6 -- фиолетовая, 8 -- синяя, 10 -- зеленая. Так, розовая гортензия, растущая на щелочных почвах, при подкислении грунта квасцами приобретают голубую окраску. Синие гиацинты, растущие вблизи муравейника, под влиянием паров муравьиной кислоты превращаются в красные . Для садоводов так же важен цвет семян, листьев и стеблей растений. Фиолетовая окраска - является индикатором на содержание в них углеводов - сахарозы, фруктозы и глюкозы, которые обусловливают холодостойкость растений. По этому характерному признаку можно вести предварительный отбор на морозоустойчивость растений, что не маловажно в нашей полосе. Так же антоцианы применяются в косметике, т.к. обладают стабилизирующим эффектом и являются коллагенами и в пищевой промышленности в виде добавки E163 в качестве природных красителей. Они применяются в производстве кондитерских изделий, напитков, йогуртов и других пищевых продуктов.

Растительные индикаторы можно использовать и в быту:

· определять среду растворов различных средств бытовой химии и косметических средств (приложение 5);

· удаление пятен растительного происхождения (приложение 5).

Геохимия алюминия

В биосфере Алюминий - слабый мигрант, его мало в организмах и гидросфере. Во влажном климате, где разлагающиеся остатки обильной растительности образуют много органических кислот...

Жизнь и деятельность Д.И. Менделеева. Периодический закон

Исследования Д.И. Менделеева по органической химии связаны с его работами в области нефтяной, химической и угольной промышленности...

Свойства природных индикаторов имеют широкое применение (приложение 4)...

Изучение свойств природных индикаторов, содержащихся в растениях

Данные последних лет свидетельствуют, что красящие вещества растений обладают многообразными лечебными эффектами и благотворно влияние на организм человека. Антоцианы имеют огромное биохимическое значение...

Изучение свойств природных индикаторов, содержащихся в растениях

Для приготовления индикаторов из растительного сырья рекомендуется, использовать окрашенные растения или их части. Выбор растительного материала для приготовления индикаторов неограничен...

Изучение свойств природных индикаторов, содержащихся в растениях

Для приготовления растительных индикаторов я выбрала следующие методы: Опыт № 1. Приготовление индикаторов из ягодного сахарного сиропа и свежих ягод. Цель: приготовление вытяжки антоцианов. Оборудование: сахарный сироп из клубники...

Минерал магнезит

Основной потребитель магнезита (более 95%) огнеупорная промышленность, где после обжига или плавления магнезит используется для изготовления магнезитовых, хромомагнезитовых огнеупорных изделий, которые применяются для кладки мартеновских...

Нанотехнологии. История развития

Основными направлениями использования нанотехнологий и наноматериалов в сельском хозяйстве являются биотехнология, прежде всего это относится к генной инженерии, производству и переработке продукции агропромышленного комплекса...

Обезжелезивание воды

Исходным материалом для образования и накопления железа в природных водах являются водовмещающие породы и породы, с которыми вода контактирует в процессе своей миграции. К их числу относятся песчано-гравийные и глинистые материалы...

Применение органических реагентов в аналитической химии

Кроме использования органических соединений для образования металлокомплексов...

Роль силикатной промышленности в народном хозяйстве

Как видно из вышеописанного большая часть силикатов используется в основном в строительстве. Также нельзя приуменьшать роль соединений кремния в таких отраслях промышленности, как производство товаров широкого потребления (посуды...

Свойства адамантана

В настоящее время единственным природным продуктом, содержащим адамантан и его гомологи, является нефть. Содержание этого углеводорода в нефти составляет всего 0,0001--0,03 % (в зависимости от месторождения)...

Свойства алюминия и области применения в промышленности и быту

Индикатор - прибор, устройство, информационная система, вещество - объект, отображающий изменение какого-либо параметра контролируемого процесса или состояния объекта в форме...

Экономическая оценка эффективности применения композитов Ф-4СФ/полианилин в качестве рН-индикаторов

Было проведено исследование для определения экономической оценки эффективности применения композитов Ф-4СФ/полианилин по сравнению с традиционными индикаторами...

Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Введение

В своей жизни мы встречаемся с различными веществами, которые нас окружают. В этом году мы начали изучать интересный предмет - химию. Сколько же в мире веществ? Какие они? Зачем они нам нужны и какую пользу приносят?

На уроках при изучении темы «Важнейшие классы неорганических соединений» я познакомилась с индикаторами - лакмус, фенолфталеин и метиловый оранжевый. Что такое индикаторы? Индикаторы- это вещества, которые изменяют свой цвет в зависимости от среды раствора. С помощью индикаторов можно определить среду раствора.

Я решила выяснить как можно больше об этих удивительных веществах, и можно ли в качестве индикаторов использовать те природные материалы, которые есть дома.

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

Цель работы: изучить природные индикаторы и как их мы можем использовать в повседневной жизни.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

Изучить материал об индикаторах как химических веществах.

Изучить природные индикаторы.

Выяснить, как можно применять знания о природных индикаторах в повседневной жизни.

Для достижения поставленных задач я изучила литературу в библиотеке и кабинете химии, использовала материалы с сайтов Интернета, а так же использовала методы наблюдения, эксперимента, сравнения, анализа.

Моя работа состоит из трех глав. В первой главе я рассмотрела многообразии индикаторов и их химическую природу. Во второй, - какие растения являются индикаторами и их роль в природе и жизни человека. В третьей главе моё практическое исследование.

1.Химические индикаторы

1.1 История открытия индикаторов

Индикаторы (от лат.Indicator -указатель) - вещества, позволяющие следить за составом среды или за протеканием химической реакции. На сегодняшний день в химии известно большое количество различных индикаторов как химических, так и природных. К химическим индикаторам относятся кислотно-основные, универсальные, окислительно-восстановительные, адсорбционные, флуоресцентные, комплексонометрические и другие .

Пигменты многих растений способны менять цвет в зависимости от кислотности клеточного сока. Следовательно, пигменты являются индикаторами, которые можно применить для исследования кислотности других растворов. Общее название таких растительных пигментов флавоноиды. В эту группу входят так называемые антоцианы, которые обладают хорошими индикаторными свойствами.

Самый используемый в химии растительный кислотно-основной индикатор - лакмус. Он был известен уже в Древнем Египте и в Древнем Риме, где его использовали в качестве фиолетовой краски-заменителя дорогостоящего пурпура. Использование пигментов для определения среды раствора впервые научно применено Робертом Бойлем (1627 - 1691). 1663 год, в лаборатории, как обычно, кипела напряженная работа: горели свечи, в ретортах нагревались разнообразные вещества. В кабинет к Бойлю вошел садовник и поставил в углу корзину с великолепными темно-фиолетовыми фиалками. В это время Бойль собирался проводить опыт по получению серной кислоты. Восхищенный красотой и ароматом фиалок, ученый, захватив с собой букетик, направился в лабораторию. Его лаборант Уильям сообщил Бойлю, что вчера доставили две бутылки соляной кислоты из Амстердама. Бойлю захотелось взглянуть на эту кислоту, и, чтобы помочь Уильяму налить кислоту, он положил фиалки на стол. Затем он взял со стола букетик и отправился в кабинет. Здесь Бойль заметил, что фиалки слегка дымятся от попавших на них брызг кислоты. Чтобы промыть цветы, Бойль опустил их в стакан с водой. Через некоторое время он бросил взгляд на стакан с фиалками, и случилось чудо: темно-фиолетовые фиалки стали красными. Естественно, Бойль, как истинный ученый, не мог пройти мимо такого случая и начал исследования. Он обнаружил, что и другие кислоты окрашивают лепестки фиалок в красный цвет. Ученый подумал, что если приготовить из лепестков настой и добавить немного к исследуемому раствору, то можно будет узнать, кислый он или нет. Бойль начал готовить настои из целебных трав, древесной коры, корней растений. Однако самым интересным оказался фиолетовый настой, полученный из определенного 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 бумажка, которая теперь имеется в любой химической лаборатории. Таким образом, было открыто одно из первых веществ, которые Бойль уже тогда назвал индикаторами.

1.2. Разновидности индикаторов

Химический энциклопедический словарь среди индикаторов выделяет: адсорбционные, изотопные, кислотно-основные, окислительно-восстановительные, комплексонометрические, люминесцентные индикаторы.

Моя работа посвящена кислотно-основным индикаторам. С развитием химии росло число кислотно-щелочных индикаторов. Индикаторы, полученные в результате химического синтеза: фенолфталеин, введенный в науку в 1871 году немецким химиком А.Байером, и метилоранж, открытый в 1877году .

В наше время известны несколько сот искусственно синтезированных кислотно-щелочных индикаторов. С некоторыми из них мы можем познакомиться в школьной химической лаборатории. Фенолфталеин - в химии - индикатор, выраженный бесцветными кристаллами без вкуса и запаха. Температура плавления - 259-263°С. В медицине - слабительное средство (устаревшее название - пурген). В щелочной среде окрашивается в ярко-малиновый цвет, а в нейтральной и кислотной среде бесцветен. Лакмус (лакмоид) - индикатор, добываемый из некоторых лишайников, и окрашивающийся под действием кислот в красных цвет, а под действием щелочей - в синий . Метиловый оранжевый - кислотно-основной индикатор, синтетический органический краситель из группы азокрасителей. В кислотах проявляет розовую окраску, а в щелочах - желтую. В зависимости от кислотности среды изменяет окраску и краситель бриллиантовый зеленый (его спиртовой раствор используется как дезинфицирующее средство - «зеленка»). Для того чтобы проверить это надо приготовить разбавленный раствор бриллиантового зеленого: налить в пробирку несколько миллилитров воды и добавить одну - две капли аптечного препарата. Раствор приобретает красивый зелено - голубой цвет. В сильнокислой среде его окраска сменяется на желтый, а щелочной раствор обесцветится.

Таблица некоторых химических индикаторов:

Индикатор	Интервал pH	Изменение окраски
Тимоловый синий		Красная - желтая
Метиловый оранжевый		Красная - оранжево-желтая
Метиловый красный		Красная - желтая
		Красная - синяя
Тимоловый синий		Желтая - синяя
Фенолфталеин		Бесцветная - красная
Тимолфталеин		Бесцветная - синяя

В таблице приведены распространенные в лабораторной практике кислотно-основные индикаторы в порядке возрастания значений pH, вызывающих изменение окраски. Первая окраска соответствует значениям pH до интервала, вторая окраска - после интервала.

Однако наиболее часто в лабораторной практике используется универсальный индикатор - смесь нескольких кислотно - основных индикаторов. Он позволяет легко определить не только характер среды (кислотная, нейтральная, щелочная), но и значение кислотности (pH) раствора.

2. Индикаторы в природе

2.1.Антоцианы и каротиноиды

Природа - уникальное творение Вселенной. Этот мир красив, таинственен и сложен. Царство растений поражает многообразием красок. Цветовая палитра разнообразна и определяется химическим составом клеточного содержимого каждого растения, в состав которого входят пигменты - биофлавоноиды. Пигменты - это органические соединения, присутствующие в клетках и тканях растений и окрашивающие их. Расположены пигменты в хромопластах. Известно более 150 видов пигментов. К биофлавоноидам относятся, например, антоцианы и каротиноиды.

Широко распространенными в растительном мире красящими веществами являются антоцианы. Антоцианы (от греческих слов «цветок» и «синий») - природные красящие вещества. Антоцианы придают растениям окраску в диапазоне от розовой до темно- фиолетовой.

Строение антоцианов установлено в 1913 году немецким биохимиком Р.Вильштеттером. Первый химический синтез осуществлен в 1928 году английским химиком Р.Робинсоном. Они чаще всего растворены в клеточном соке, иногда встречаются в виде мелких кристаллов. Антоцианы легко извлечь из любых синих или красных частей растения. Если, к примеру, прокипятить нарезанный корнеплод столовой свеклы или листья краснокочанной капусты в небольшом количестве воды, то скоро она окрасится от антоциана в лиловый цвет.

Присутствие антоцианов в клеточном соке растений придает цветкам колокольчиков синий цвет, фиалок - фиолетовый, незабудок - небесно-голубой, тюльпанов, пионов, роз, георгинов - красный, а цветкам гвоздик, флоксов, гладиолусов - розовый. Почему же этот краситель является таким многоликим? Дело в том, что антоциан в зависимости от того, в какой среде он находится (в кислотной, нейтральной или щелочной), способен быстро изменять свой оттенок. Антоцианы обладают хорошими индикаторными свойствами: в нейтральной среде приобретают пурпурную окраску, в кислой среде - красный цвет, в щелочной среде - зелено-желтый цвет. К сожалению, почти у всех природных индикаторов есть серьезный недостаток: их отвары довольно быстро портятся - скисают или плесневеют (см Приложение 1) . Другой недостаток - слишком широкий интервал изменения цвета. При этом трудно или невозможно отличить, например, нейтральную среду от слабокислой или слабощелочную от сильнощелочной.

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 органическими растворителями.

Естественные красители содержатся и в цветках, и в плодах, и в корневищах растений.

2.2 Индикационная геоботаника

В старинных народных поверьях нередко говорилось о травах и деревьях, способных обнаруживать различные клады. Существует много книг, посвященных цветам-геологам. В «Уральских сказах» П.П. Бажова написано о волшебных цветах и «разрыв-траве», открывающих людям кладовые меди, железа, золота. В последние годы были научно обоснованы связи между определенными растениями и месторождениями некоторых полезных ископаемых. Трёхцветные полевые фиалки, анютины глазки или полевой хвощ говорят человеку о том, что в почве, пусть и в минимальном количестве, но содержится цинк, золото. Розовый вьюнок и золотистая мать-и-мачеха целыми полянами разрастаются на глинистых и известковых почвах. Нередко по уродливому развитию некоторых растений можно узнать о присутствии в почве многих полезных ископаемых. Например, на почвах с обычным содержанием бора такие растения, как полынь, прутняк, солянка, растут высокими, а на почвах с повышенным содержанием этого элемента эти растения становятся карликовыми. Измененная форма лепестков мака указывает на то, что под землей находятся залежи свинца и цинка.

Поможет отыскать воду и определить, пресная она или соленая, солодка - крупное растение с темной зеленью и красно-фиолетовыми кистями цветов. Если растение цветет пышно - вода пресная, если слабо и на листьях появляется светлый налет - вода соленая .

Иногда в растениях накапливается так много ценных элементов, что они сами становятся «рудой». Очень редкий металл бериллий накапливают ягоды брусники, кора лиственницы, горицвет амурский. Оказалось, что обычная лебеда содержит много свинца, а шалфей - германий и висмут. Самым хорошим разведчиком оказалась полынь. Над рудными зонами она содержит много ртути, свинца, цинка, серебра, сурьмы, мышьяка. Накопление рудных элементов и тяжелых металлов не проходит для растения бесследно, внешний вид его меняется. Бор тормозит рост растений, вызывает ветвистость. Растения не цветут, отмирают корни. Избыток бериллия меняет форму ветвей у молодых сосен. Если в почве много железа, растения имеют ярко-зеленую листву, кажутся сильными и здоровыми. А с приходом осени они первыми желтеют и теряют листья. Высокая концентрация в почве марганца обесцвечивает листья .

Значит, изучая химический состав растений, можно открыть новые месторождения. И сейчас геоботанический метод все еще применяется на практике. Возникла даже наука - «индикационная геоботаника», изучающая растения, чутко реагирующие на изменения окружающей среды и помогающие обнаружить богатства земных недр.

3. Практическая часть: исследование природных индикаторов

Я решила выяснить, какие из имеющихся дома съедобных растений можно использовать в качестве кислотно-щелочных индикаторов. Для опыта взяла мороженые ягоды черники, клубники, вишни, малины, корнеплоды свеклы.

Для проведения опытов я использовала следующие материалы и оборудование: стаканы, воронки, пробирки, ступки с пестиками, нож, фильтровальную бумагу, воду, этиловый спирт, растворы гидроксида натрия и соляной кислоты.

Ягоды растирала в ступке, свеклу измельчила с помощью терки. Экстракцию пигмента (краски) из измельченного сырья проводили двумя способами: с помощью спирта и воды (см. Приложение 2).

Окрашенные спиртовые и водные растворы фильтровали с помощью бумажного фильтра и марли, чтобы избавить настой от частиц растений. Весь химический эксперимент проводился в школьном кабинете химии совместно с руководителем работы.

Опыт 1. Исследование изменение окраски приготовленных растворов в зависимости от среды.

В пробирки налили растворы щелочи и кислоты и добавляли растворы природных индикаторов. Отмечали изменение окраски растворов (см. Приложение 3).

Результаты исследования.

Шкала цветовых переходов настоев некоторых растений в различных средах.

Растения	Кислотная среда pH< 7	Нейтральная среда pH = 7	Щелочная среда pH> 7
			Сине-зеленый
		Бордовый

	Темно-красный	Светло-красный (алый)
Клубника

Опыт 2. Исследование среды растворов бытовой химии.

С помощью природных приготовленных индикаторов я исследовала среду шампуня, которым пользуюсь дома, мыло детское, молочко для умывания, средство для мытья посуды (см. Приложение 4).

Результаты исследований.

В результате исследования я сделала вывод, что шампунь и пенка для умывания вполне подходят для применения. А вот средство для мытья посуды имеет щелочной характер и может влиять на кожу рук, т.к. наша кожа имеет слабокислую реакцию.

Опыт3. Нагревание до кипения раствора свеклы.

Водный раствор свеклы нагрели до кипения, и цвет изменился с насыщено красного до бледно-красного. При добавлении соляной кислоты цвет вернулся и даже стал более выраженным. Такое происходит при варке борща. Чтобы вернуть красивый насыщенный цвет можно добавить немного яблочной или уксусной кислоты.

Заключение

Эта работа оказалась очень интересной и полезной. Вызывает желание узнать и получить больше информации об использовании растений. В результате было доказано, что многие растения содержат антоцианы, благодаря которым они могут являться природными индикаторами. Их можно использовать как в быту, так и в химии для исследований. А еще я узнала, что поступая в организм человека с фруктами и овощами, антоцианы проявляют действие, схожее с витамином Р, они поддерживают нормальное состояние кровяного давления и сосудов, предупреждая внутренние кровоизлияния. Антоцианы требуются клеткам головного мозга, улучшают память. Они мощные антиоксиданты, которые сильнее в 50 раз витамина С. Многие исследования подтвердили пользу антоцианов для зрения. Наибольшая концентрация антоцианов содержится в чернике. Поэтому препараты, содержащие чернику, наиболее востребованы в медицине.

Поверхность нашей кожи имеет слабокислую среду, что защищает ее от бактерий и, изучив среду растворов веществ для личной гигиены, я пришла к выводу, что частое применение мыла, особенно подростками, неблагоприятно сказывается на коже. На кожу рук влияют также стиральный порошок, моющее средство для мытья посуды так как они имеют щелочную среду.

Итак, я пришла к выводу:

Цвет листьев, плодов, цветков растений определяется наличием пигментов, относящихся к группе антоцианов. Антоцианы содержатся в клеточном соке и хорошо растворимы в воде.

Представители изученных растений (вишня, малина, свекла, клубника, черника) могут быть использованы в качестве индикаторов.

Растительные индикаторы доступны, безопасны в использовании, экономичны.

Я не зря работала над этой темой, так как и мои маленькие открытия принесут пользу не только для меня, но и для других учащихся.

Летом можно набрать цветы и ягоды в саду и в лесу. Это могут быть ирисы, анютины глазки, тюльпаны, малина, вишня и т. п. Высушите собранные лепестки и плоды впрок (плоды можно заморозить), и можно смело использовать их как индикаторы.

Список литературы

В.И. Артамонов Зеленые оракулы. - Издательство «Мысль», 1989.

Л.А. Савина Я познаю мир. Детская энциклопедия. Химия. - М.: АСТ, 1996.

Б.Д. Степин, Л.Ю. Аликберова Занимательные задания и эффектные опыты по химии. - М.: Дрофа, 2002.

Г.И. Штремплер. Домашняя лаборатория. (Химия на досуге). - М., Просвещение, Учебная литература.- 1996.

Энциклопедический словарь юного химика. - М.: Педагогика, 1982.

Интернет-ресурсы

6.1 www.alhimik.ru

6.2 http://xumuktutor.ru/e-journal/2011/10/16/robert_boyle/

6.3http://www.inflora.ru/cosmetics/cosmetics258.html

Приложения

Фотографический отчет о проведенных исследованиях.

Приложение 1.

Фото спиртового и водного раствора на восьмой день после приготовления.

Приложение 2.

Фото процесса приготовления растворов природных индикаторов.

Приложение 3.

Фото опыта «Исследование изменение окраски приготовленных растворов в зависимости от среды (щелочная, кислая).

Приложение 4.

Фото опыта «Исследование среды растворов бытовой химии».

1.Средство для мытья посуды

2.Пенка для умывания

3. Шампунь

4. Стиральный порошок

5. Хозяйственное мыло

Просмотр содержимого презентации «В мире индикаторов»

8 Применение природных индикаторов в народном хозяйстве и быту

Просмотр содержимого презентации
«В мире индикаторов»