| Анютины глазки (цветы желтые с коричневой серединкой)
|
Слайд 1«Природные индикаторы» ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА
Работу выполнили ученицы 11 класса Муниципального автономного общеобразовательного учреждения Любохонская средняя общеобразовательная школа имени дважды Героя Советского Союза А.А Головачева Гунько Елена Алексеевна и учитель биологии и химии Ковальчук Елена Викторовна.
Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение
Любохонская средняя общеобразовательная школа имени дважды Героя Советского Союза А.А Головачева.
пгт. Любохна, 2013г.
Слайд 2
СОДЕРЖАНИЕ
Глава 1. Введение
Глава 2. Основная часть
2.1. Из истории индикаторов. Классификация индикаторов.
2.2. Природные индикаторы. Биохимическая роль природных индикаторов. Требования к индикаторам.
Глава 3. Экспериментальная часть
3.1. Методика изготовления индикаторов из природного сырья.
3.2. Таблица с результатами исследований.
3.3. Определение среды растворов моющих средств для посуды с помощью растительных индикаторов.
4. Заключение.
5. Рекомендации.
6. Литература.
Слайд 3
1.Введение
Индикаторы – вещества, изменяющие свою окраску в зависимости от реакции среды. Название «индикаторы» происходит от латинского слова indicator, что означает «указатель».
В химической лаборатории или на заводе индикаторы в наглядной форме расскажут о том, прошла ли до конца химическая реакция или нет, достаточно добавлено одного реактива к другому или нужно еще добавлять.
При изучении кислот и оснований на уроках химии я узнала, что соки ярко окрашенных ягод, плодов и цветков обладают свойствами кислотно-основных индикаторов, то есть изменяют свою окраску при изменении кислотности среды.
Меня заинтересовал вопрос: какие растения могут использоваться в качестве индикаторов? Можно ли приготовить растворы растительных индикаторов самостоятельно? И можно ли приготовленные растворы индикаторов использовать для определения реакции среды моющих средств для посуды, чтобы выявить, оказывают ли они негативное влияние на кожу рук.
Актуальность темы заключается в том, что свойства растительных объектов могут быть использованы для применения в разных областях науки, таких как, например, химия.
Слайд 4
1.Введение
Цель работы: с помощью исследования доказать наличие природных индикаторов в растительных объектах, изучить их свойства, определить с их помощью реакцию среды растворов моющих средств для посуды.
Задачи исследования:
1) Изучить литературные источники по теме;
2) Исследовать природные объекты на наличие индикаторов;
3)Изучить свойства индикаторов, содержащихся в природных объектах;
4)Провести исследование по определению реакции среды растворов моющих средств для посуды.
Объекты исследования: ягоды вишни, клубники, рябины, черники, брусники, ежевики, черноплодной рябины, чёрной смородины; листья краснокочанной капусты, петрушки, чёрной смородины; плоды: свеклы; цветки: красной розы, красной герани, разноцветной гвоздики.
Гипотеза исследования: если растения изменяют цвет в различных средах, то их можно использовать в качестве индикаторов
Методы исследования:
1. Изучение научной литературы по данному вопросу
2. Качественный анализ.
3. Наблюдение.
Слайд 5
2.1. Из истории индикаторов
История индикаторов начинается в XVII веке. Еще в 1640 году ботаники описали гелиотроп – душистое растение с темно-лиловыми цветками (см. рисунок), из которого было выделено красящее вещество. Этот краситель, наряду с соком фиалок, стал широко применяться химиками в качестве индикатора. Об этом можно прочитать в трудах знаменитого физика и химика XVII века Роберта Бойля.
В 1663 году был открыт лакмус – водный настой лишайника, растущего на скалах Шотландии. Роберт Бойль приготовил водный настой лакмусового лишайника для своих опытов. Склянка, в которой он хранил настой, понадобилась для соляной кислоты. Вылив настой, Бойль наполнил склянку кислотой и с удивлением обнаружил, что кислота покраснела. Заинтересовавшись этим, Бойль на пробу добавил несколько капель настоя лакмуса к водному раствору гидроксида натрия и обнаружил, что в щелочной среде лакмус синеет. Так был открыт первый индикатор для обнаружения кислот и оснований, названный по имени лишайника лакмусом.
Фенолфталеин, который применяется в виде спиртового раствора, приобретает в щелочной среде малиновый цвет, а в нейтральной и кислой он бесцветен. Синтез фенолфталеина впервые осуществил в 1871 году немецкий химик Адольф фон Байер, будущий лауреат Нобелевской премии.
Что касается индикатора метилового оранжевого, открытого в 1887 году, он действительно оранжевый в нейтральной среде. В кислотах его окраска становится розово-малиновой, а в щелочах – желтой.
Слайд 6
2.1. Классификация индикаторов
Одни из самых распространенных – кислотно-основные индикаторы, которые изменяют цвет в зависимости от кислотности раствора. 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.
Помимо кислотно-основных применяют и другие типы индикаторов.
Окислительно-восстановительные индикаторы изменяют свой цвет в зависимости от того, что присутствует в растворе окислитель или восстановитель. Такими индикаторами служат вещества, которые сами подвергаются окислению или восстановлению, причем окисленная и восстановленная формы имеют разные окраски. Например, окисленная форма дифениламина имеет фиолетовую окраску, а восстановленная – бесцветную.
Широкое распространение получили комплексонометрические индикаторы – вещества, образующие с ионами металлов окрашенные комплексные соединения.
Некоторые вещества, адсорбируются на поверхности осадка, изменяя его окраску; такие индикаторы называются адсорбционными.
При определении среды мутных или окрашенных растворов, в которых практически невозможно заметить изменение окраски обычных кислотно-основных индикаторов, используют флуоресцентные индикаторы. Они светятся (флуоресцируют) разным цветом в зависимости от рН раствора. При этом важно, что свечение индикатора не зависит от прозрачности и собственной окраски раствора.
Нередко используются универсальные индикаторы – смесь нескольких индивидуальных индикаторов, подобранных так, что их раствор поочередно меняет окраску, проходя все цвета радуги при изменении кислотности раствора в широком диапазоне рН (например, от 1 до 11). Раствором универсального индикатора часто пропитывают полоски бумаги, которые позволяют быстро (хотя и с не очень высокой точностью) определить рН анализируемого раствора, сравнивая окраску полоски, смоченной раствором с эталонной цветовой шкалой.
Слайд 7
2.2 Природные индикаторы
Если нет настоящих химических индикаторов, то для определения среды растворов можно успешно применять индикаторы, выделенные 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: в нейтральной среде приобретают пурпурную окраску, в кислой среде – красный цвет, в щелочной среде – зелено-желтый цвет.
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.
Слайд 8
2.2 Биохимическая роль индикаторов
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.
Антоцианы – 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.
Слайд 9
2.2 Требования к индикаторам
Чтобы какое-либо вещество могло служить индикатором, оно должно удовлетворять следующим необходимым условиям:
1) должно быть слабой кислотой или слабым основанием;
2) его молекулы и ионы должны иметь разную окраску;
3) окраска их должна быть чрезвычайно интенсивной, чтобы быть заметной при добавке к испытуемому раствору малого количества индикатора.
У природных индикаторов есть серьезный недостаток: их отвары довольно быстро портятся – скисают или плесневеют (более устойчивы спиртовые растворы). Другой недостаток – слишком широкий интервал изменения цвета. При этом трудно или невозможно отличить, например, нейтральную среду от слабокислой или слабощелочную от сильнощелочной.
Слайд 10
3.1. Собственные исследования
В течение лета готовила индикаторы. Исходным сырьем служили растения. Из всех собранных растений поочередно получала вытяжки. Для этого плоды измельчала, заливала водой и кипятила в течение 1-2 минут. Затем раствор охлаждала и отфильтровывала. Полученный фильтрат разбавляла спиртом из расчета два объема фильтрата и один объем спирта с целью предохранения его от порчи. Вытяжки из лепестков цветков и листьев готовила аналогично.
Для приготовления индикаторов использовалась химическая посуда: пробирки, химические стаканы, пипетки, воронки, фильтровальная бумага, водяная баня. Потребовались также дистиллированная вода, растворы с кислотной и щелочной средой. Кислым раствором служил столовый уксус (9%), а щелочным – раствор стиральной (кальцинированной) соды. Приготовленные растительные индикаторы испытывала при действии на них кислыми и щелочными растворами.
Были исследованы плоды, лепестки, листья, цветки следующих растений: вишня, клубника, черника, брусника, ежевика, черноплодная рябина, свекла, черная смородина, гвоздика, красная роза, краснокочанная капуста, красная герань, петрушка, рябина. Результаты исследования занесены в таблицу 1.
Слайд 11
3.2. Результаты исследования растений-индикаторов ТАБЛИЦА 1:
СЫРЬЕ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ИНДИКАТОРОВ ЕСТЕСТВЕННЫЙ ЦВЕТ ИНДИКАТОРА ЦВЕТ РАСТВОРА ЦВЕТ РАСТВОРА
СЫРЬЕ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ИНДИКАТОРОВ ЕСТЕСТВЕННЫЙ ЦВЕТ ИНДИКАТОРА в кислой среде (рН > 7) в щелочной среде (рН Вишня (ягоды) Темно-красный Ярко-красный Грязно-зеленый
Клубника (ягоды) Розовый Оранжевый Светло-коричневый
Рябина (ягоды) Красный Малиновый Розовый
Черника (ягоды) Светло-фиолетовый Фиолетовый Грязно-зеленый
Брусника (ягоды) Темно-красный Желтый Оранжевый
Ежевика (ягоды) Темно-фиолетовый Красный Коричневый
Черноплодная рябина (ягоды) Бордовый Красный Грязно-зеленый
Свекла (плоды) Рубиновый Ярко-красный Желтый
Краснокочанная капуста (листья) Темно-фиолетовый Зеленый Сиреневый
Черная смородина (ягоды) Бордовый Красный Зеленый
Черная смородина (листья) Желто-зеленый Желтый Коричневый
Петрушка (листья) Желто-зеленый Светло-коричневый Желтый
Красная роза (цветы) Розовый Бордовый Ярко-красный
Разноцветная гвоздика (цветы) Бурый Бледно-розовый Желтый
Красная герань (цветы) Красный Оранжевый Светло-коричневый
Слайд 12
3.3. Определение среды растворов моющих средств для посуды с помощью растительных индикаторов На уроках биологии я узнала, 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 для посуды, имеющих щелочную среду, мы нарушаем нормальную кислотную среду кожи рук.
Для предохранения кожи рук от негативного воздействия моющие средства для посуды должны иметь значение рН, соответствующее значению рН кислотной мантии эпидермиса.
С помощью приготовленных растворов природных индикаторов я проверила, какую среду имеют различные моющие средства для посуды.
Слайд 13
3.3. Реакция среды растворов моющих средств для посуды ТАБЛИЦА 2:
№ Моющее средство для посуды Растительный индикатор Окраска индикатора Среда раствора
1 «Миф» Отвар краснокочанной капусты Бледно-зеленая Слабощелочная
2 «Fairy» Отвар краснокочанной капусты Зеленая Щелочная
3 «AOS» Отвар клубники Бледно-желтая Слабощелочная
4 «Pril» Отвар ягод черноплодной рябины Бледно-розовая Слабокислая
Слайд 14
4. Заключение Проведя исследовательскую работу, я пришла 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;
- самодельные индикаторы из природного сырья можно применять на уроках химии в школах, если существует проблема обеспечения школы химическими реактивами.
По результатам исследования были доказаны индикаторные свойства исследуемых объектов. Причем, здесь 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 показало, что в природе существуют такие растительные объекты, которые меняют свою окраску в зависимости от кислотности среды. Поэтому мы можем назвать их природными индикаторами.
Слайд 15
1)Природные индикаторы можно использовать на уроках химии, элективных курсах.
2)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.
3)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.
4)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.
5)Моющие средства для посуды «Миф», «Fairy», «AOS» имеют щелочную и слабощелочную среду и при их применении необходимо использовать резиновые перчатки для защиты кожи рук от негативного воздействия, так как щелочная среда разрушает кислотную мантию эпидермиса;
6) В стихотворении известного английского поэта Р.Киплинга «Синие розы», есть такие строки:
Как – то милой я принес целый ворох красных роз.
Не взяла она – и в слезы, синие найди ей розы.
Зря изъездил я весь свет – синих роз под солнцем нет.
Конечно, нет малиновых васильков и синих ландышей, но придать цветам фантастическую окраску можно. В цилиндр налить концентрированный нашатырный спирт и поместить красный цветок розы. Через несколько минут можно наблюдать изменение окраски. При взаимодействии с парами нашатырного спирта окраска красной розы становится синей.
Слайд 16
6. Список литературы 1.Аликберова Л.Ю. Занимательная химия. – М.: АСТ-ПРЕСС, 2002.
2.Аликберова Л.Ю. Занимательная химия. Книга для учащихся, учителей и родителей. – М.: АСТ-ПРЕСС, 1999.
3.Оганесян Э.Т. Руководство по химии для поступающих в вузы. – М.: Высшая школа, 1998.
4.Савина Л.А. Я познаю мир. Детская энциклопедия. Химия. – М.: АСТ, 1996.
5.Новый энциклопедический словарь. – М.: Большая Российская энциклопедия. Ринол Классик, 2000.
6.Энциклопедический словарь юного химика. – М.: Педагогика, 1982.
7.Степин Б.Д., Аликберова Л.Ю. Занимательные задания и эффектные опыты по химии. – М.: Дрофа, 2002.
8.Интернет-ресурсы.
9. Пилипенко А.Т. «Справочник по элементарной химии». Киев «Наукова думка». 1973г. Стр.164 -167.
10. Байкова В.М. «Химия после уроков». 1976г. Стр. 90-95.
11. Научно – практический журнал «Химия для школьников» №4 2007г. стр.60
12. Учебно–методическая газета для учителей химии «Первое сентября», №22, 2007г.
13. Балаев И.И. «Домашний эксперимент по химии».
14. Назарова Т.С, Грабецкий А.А. «Химический эксперимент в школе» г. Москва. 1987г.
15. Информация с веб – сайта alchemic.ru «Добрые советы».
Карельский филиал МОУ Устьинской СОШ Моршанского района.
Природные индикаторы
(исследовательская работа)
Выполнила
ученица 8 класса
Мельситова Юля.
Учитель
:Полякова Е.Н.
учитель географии и биологии
2011 год
Содержание.
1.Введение стр. 5 - 4
2.Основная часть стр. 5 – 14
2.1.Теоретическая часть стр. 5 – 10
2.2. исследовательская часть стр.10 - 14
3.Заключение стр. 15
4. Литература стр.16
Введение.
Природа – удивительное творение Вселенной. Мир природы красив, таинственен и сложен. Этот мир богат разнообразием фауны и флоры. Данная работа посвящена уникальным свойствам растений, которые не перестают удивлять человечество. Мы углубимся в их внутренний мир, установим их связь с такими науками как химия, биология и даже медицина.
Итак, давайте начнем с самого простого.
Царство растений удивляет нас своим многообразием цветовых оттенков. Цветовая палитра настолько разнообразна, что невозможно сказать, сколько цветов и их оттенков существует в мире растений. Таким образом, возникает вопрос – от чего зависит окраска тех или иных растений? Какова структура растений? Что они содержат в себе? И каковы их свойства? Чем дальше мы погружаемся в мир растений, тем мы задаемся все больше и больше другими вопросами. Оказывается, 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.
Польза многих растений несомненна. Издревна люди применяли растения в качестве лекарственных средств. Поэтому недаром возникла народная медицина, основанная на уникальных и лекарственных свойствах растений.
Почему нами выбрана данная тема.
Во-первых, нам интересны свойства растительных объектов.
Во-вторых, какова их роль в такой науке как химия?
Чем определяются их индикаторные свойства?
И, в-третьих, как можно использовать их свойства в медицинских целях.
Поэтому нами будут рассмотрены такие флавониды, как антоцианы. Так как они являются идеальными кандидатами для нашего исследования. По литературным данным антоцианы содержатся в таких природных объектах как анютины глазки, малина, клубника, земляника, вишня, слива, краснокочанная капуста, черный виноград, свекла, черноплодная рябина, смородина, голубика, клюква и многие другие.
Актуальность темы
заключается в том, что на сегодня все больше и больше интересуют свойства растительных объектов для применения и использования их в разных областях науки, таких как химия, биология и медицина.
Цель работы
: с помощью исследования доказать наличие природных индикаторов – пигментов -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 клубники, плоды боярышника, вишни, шиповника, черемухи, корнеплоды столовой свеклы, цветы медуницы. Методы исследования:
эксперимент.
2. Основная часть.
2.1. Теоретическая часть
2.1.1.Химические индикаторы.История образования 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 такие как, кислотно-основные, универсальные, окислительно-восстановительные, адсорбционные, флуоресцентные, комплексонометрические и другие.
Также индикаторы можно найти среди природных объектов. Пигменты многих растений способны менять цвет в зависимости от кислотности клеточного сока. Следствие, пигменты являются индикаторами, которые можно применить для исследования кислотности других растворов. Общее название таких растительных пигментов флавониды. В эту группу входят так называемые антоцианы, которые обладают хорошими индикаторными свойствами.
Самый известно 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. Готовили лакмус из специальных видов лишайников. Измельченные лишайники увлажняли, а затем добавляли в эту смесь золу и соду. Приготовленную смесь помещали в деревянные бочки, добавляли мочу и выдерживали длительное время. Постепенно раствор приобретал темно-синий цвет. Его упаривали и в таком виде применяли для окрашивания тканей.
Позже лакмус был открыт в 1663 году. Он представлял собой водный раствор лишайника, растущего на скалах в Шотландии.
Известен и следующий исторический факт:
«В лаборатории известного английского ученого физика и химика Роберта Бойля, как обычно, кипела напряженная работа: горели свечи, в ретортах нагревались разнообразные вещества. В кабинет к Бойлю вошел садовник и поставил в углу корзину с 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. Лаборант сообщил Бойлю, что вчера доставили две бутылки соляной кислоты из Амстердама. Бойлю захотелось взглянуть на эту кислоту и, чтобы помочь лаборанту налить кислоту, он положил фиалки на стол. Затем, прежде чем отправиться в кабинет, он взял свой букетик и заметил, что фиалки слегка дымились от попавших на них брызг кислоты. Чтобы промыть цветы, он 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, ученый начал исследования. Он обнаружил, что и другие кислоты окрашивают лепестки фиалок в красный цвет. Он подумал, что если приготовить из лепестков настой и добавить его к исследуемому раствору, то можно будет узнать, кислый он или нет. Бойль начал готовить настои из других растений: целебных трав, древесной коры, корней растений и др.Однако самым интересным оказался фиолетовый настой, полученный из лакмусового лишайника. Кислоты изменяли его цвет на красный, а щелочи на синий.
Бойль распорядился пропитать этим настоем бумагу и затем высушить ее. Так была создана первая лакмусовая бумага, которая имеется в любой химической лаборатории. Таким образом было открыто одно из первых веществ, которое Бойль уже тогда назвал « индикатором.»
Роберт Бойль приготовил водный раствор лакмусового лишайника для своих опытов. Склянка, в которой он хранил настой, понадобилась для соляной кислоты. Вылив настой, Бойль наполнил склянку кислотой и с удивлением обнаружил, что кислота покраснела. Заинтересовавшись этим явлением, Бойль на пробу добавил несколько капель к водному раствору гидроксида натрия и обнаружил, что в щелочной среде лакмус синеет. Так был открыт первый индикатор для обнаружения кислот и щелочей, названный по имени лишайника лакмусом. С тех пор этот индикатор является одним из незаменимых индикаторов в различных исследованиях в области химии.»
Кислотно-основные индикаторы.
Чаще всего в лабораториях используют кислотно-основные индикаторы. К ним относятся фенолфталеин, лакмус, метиловый оранжевый, бромтимоловый синий и другие.
Кислотно-основные индикаторы – это органические соединения, способные изменять цвет в растворе при изменении кислотности. Они изменяют цвет в достаточно узких границах рН. Таких индикаторов известно множество, и каждый из них имеет свою область применения.
Такие индикаторы являются одними из самых устойчивых и востребованных в лабораториях химии.
2.1.2
. Природные индикаторы. Характеристика и классификация
.
С древности люди уделяли большое внимание наблюдениям за природой. И в наше время учение многих стран все больше и больше стали обращаться к природным индикаторам.
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.
Антоцианы – это природные пигменты 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.
Антоцианы придают фиолетовый, синий, коричневый, красный или оранжевый цвета плодам. Такое многообразие объясняется тем, что цвет изменяется в зависимости от баланса кислот и щелочей.
Строение антоцианов установлено в 1913 году немецким биохимиком Р.Вильштеттером. Первый химический синтез осуществлен в 1928 году английским химиком Р.Робинсоном. Разнообразие окраски объясняется не только особенностями их строения, но и образованием комплексов с ионными К (пурпурная соль), Мg и Са (синяя соль), а также адсорбцией на
полисахаридах. Образованию антоцианов благоприятствуют низкая температура, интенсивное освещение.
Антоцианы обладают хорошими индикаторными свойствами: в нейтральной среде приобретают пурпурную окраску, в кислой среде – красный цвет, в щелочной среде – зелено-желтый цвет.
Антоцианы очень часто определяют цвет лепестков, плодов и осенних листьев. Они обычно придают фиолетовую, синюю, коричневую, красную окраску. Эта окраска часто зависит от рН клеточного содержимого, и потому может меняться при созревании плодов, отцветании цветков в процессах, сопровождающихся закислением клеточного сока.
Растения с повышенной концентрацией антоцианов популярны в ландшафтном дизайне. Многие считают, что цвет осенних листьев (включая красный цвет) просто результат разрушения хлорофилла, который маскировал уже имевшиеся желтые, оранжевые и красные пигменты (каротиноид, ксантофилл и антоциан, соответственно). И если для каротиноидов и ксантофиллов это действительно так, то антоцианы не присутствуют в листьях до тех пор, пока в листьях не начнет снижаться уровень хлорофиллов. Именно тогда растения начинают синтезировать антоцианы. 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.
Какова 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.
Антоцианы – 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.
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.
2.2. Исследовательская часть.
2.2.1. Введение.
В качестве природных индикаторов были отобраны ягоды клубники, плоды черемухи, черной смородины, вишни, шиповника, красно-кочанной капусты, черники и столовой свеклы. Это те природные объекты, которые содержат наибольшую концентрацию антоцианов. Поэтому мы поставили перед собой
цель исследования: с помощью исследования доказать наличие природных индикаторов – антоцианов в растительных объектах и изучить их свойства.
Для достижения цели работы были поставлены следующие задачи:
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.
2.2.2 Методика исследования.
Зная о способности антоцианов изменять свою окраску в различных средах,
можно доказать их присутствие или опровергнуть. Для этого необходимо 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 аммиак или раствор соды, а в другую наливают уксус. Если окраска изменится под их воздействием, значит продукты содержат антоцианы и они особенно полезны.
Добиться извлечения антоцианов из клеток растения можно и механическим способом: растереть материал в ступке с песком, добавить около 10 мл воды и отфильтровать.
2.2.3 Результаты исследований.
Исследуемый материал
Обычный чай можно использовать в домашних условиях как индикатор. Вы замечали, 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
Учащиеся 8 класса, проводя исследование по первоцветам, обнаружили интересную особенность медуницы. Ее стебли развились еще под снегом, и когда обнажилась почва, у медуницы появляются уже окрашенные бутоны.
Бутоны розовые и в ярко- розовый цвет окрашены и распустившиеся цветки. Но проходит несколько дней, и окраска цветка изменяется: он становится пурпурным, а потом фиолетовым, затем синеет, а позже иногда голубеет и даже белеет. Соцветие медуницы – разноцветный букетик.
Самые верхние, только что распустившиеся цветки – розовые, пониже – фиолетовые и синие.
Почему изменяется окраска цветка?
Это зависит от присутствия в лепестках цветка особого красящего вещества- антоциана. Это вещество изменяет свой цвет: розовеет от кислоты и синеет от щелочи. С возрастом цветка состав клеточного сока в лепестках медуницы изменяется: кислый вначале сок затем становится щелочным. Изменяется и окраска антоциана: он синеет. Проверим эти явления с помощью опытов.
Провели следующие опыты с цветами медуницы:
1.Опустили розовый цветок медуницы в воду и капнули туда нашатырного спирта или раствора соды -цветок синеет. Почему? (Потому что среда раствора стала щелочной.)
2.Взяли синий цветок, положили в другой стакан с водой и капнули туда уксусной эссенции - синий цветок порозовеет. Причина?
(среда стала кислой.)
2.2. 4 . Выводы исследования.
По результатам нашего исследования были доказаны индикаторные свойства исследуемых объектов. Причем,здесь 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
. 3.Заключение.
В результате этой исследовательской работы нами доказано, что среди природных объектов существует большое количество природных индикаторов, которые можно использовать и применять как в быту, так и в химии для других разных исследований.
А также антоцианы часто применяются в медицине благодаря
их уникальным свойствам. Антоцианы имеют огромное биохимическое значение. Антоцианы являются мощными антиоксидантами, нейтрализующими свободные радикалы, которые в свою очередь губительно действуют на наш организм. Таким образом, антоцианы являются гарантами долгой и здоровой жизни клеток, а значит, продлевают и нашу жизнь. Многие исследования подтвердили пользу антоцианов для зрения. Также они помогают снизить уровень сахара крови. Особенно это касается тех людей, которые больны сахарным диабетом. Чтобы получить всю эту пользу, ученые советуют съедать в день всего полстакана черники – свежей или замороженной. Поэтому препараты, содержащие чернику, наиболее востребованы в медицине.
4. Литература.
1. Ветчинский К.М. Растительный индикатор.М.: Просвещение, 2002. – 256с.
2. Вронский В.А. Растительный индикатор. - СПб.: Паритет, 2002. – 253с.
3. Галин Г.А. Растения помогают геологам. – М.: Наука, 1989. - 99с.
4. Зацер Л.М. К вопросу об использовании растений-индикаторов в химии. – М.: Наука, 2000. – 253с.
5. Леенсон И.А. Занимательная химия: 8-11 классы. - М.: Просвещение, 2001. – 102с.
6. Соколов В.А. Природные красители.М.: Просвещения, 1997.
7. Журнал « Химия в школе» №2, №8 – 2002 год.
|