Медиа:Природные индикаторы новая

Природные
индикаторы
Батырева Т.В. МОУ СОШ №19
Кухарская Н.А. МОУ ООШ №8
Содержание
1.Введение…………………………………………………………………………………………...2
2.Цели работы, задачи, методы исследования…………………………………………………… 3
3. Основная часть
3.1. История открытия индикаторов……………………………………………………………….4
3.2. Распространение индикаторов в природе……………………………………………………5
3.3. Требования к индикаторам…………………………………………………………………….6
4. Собственные исследования………………………………………………….…………………..7
5.Результаты испытания растений – индикаторов. Таблица 1…………………………………...8
6. Выводы……………………………………………………………………………………………9
7. Заключение………………………………………………………………………………………10
8.Список используемой литературы……………………………………………………………...11
9. Приложение 1……………………………………………………………………………………12
10. Приложение 2…………………………………………………………………………………..13
11. Приложение 3…………………………………………………………………………………..14
12. Приложение 4…………………………………………………………………………………..15
Природные индикаторы
2
1.Введение
Опыт – единственно верный путь спрашивать
природу и слышать ответ в её лаборатории
Д.И.Менделеев.
Возможности науки необычайно широки, но свои первые шаги она начинала
с изучения природных веществ.
Индикаторы (от латинского indicator – указатель) – это сложные органические вещества,
которые меняют цвет в зависимости от того, попали они в кислую, щелочную или
нейтральную среду. Когда среда кислая, у раствора кислый вкус и в нем избыток катионов
водорода (гидроксония), когда щелочная – в растворе избыток гидроксидных анионов. Если
в растворе катионов водорода (гидроксония) и гидроксид-анионов поровну, то среда
считается нейтральной. Катионы Н+ и анионы ОН- непрерывно борются за первенство, а
быстро определить, кто в их состязании победитель, нам помогают «судьи» этой
«олимпиады» - кислотно-основные индикаторы. Больше всего распространены индикаторы
лакмус, фенолфталеин и метиловый оранжевый (метилоранж). Между индикаторов первое
место, как по важности, так и в историческом отношении занимает лакмус. С кислотами он
дает красное окрашивание, со щелочами – синее, нормальный же его цвет его фиолетовый;
употребляется в виде водного раствора и виде так называемых лакмусовых бумажек. [1]
Первые индикаторы были растительного происхождения, современные же индикаторы – в
основном продукты химического синтеза.
2. Актуализация проблемы

Природные индикаторы играют большую роль и широко используются при
химических исследованиях.
Цель работы

сформировать представление о природных индикаторах, растительных пигментах
– антоцианах.
Задачи
1.Познакомиться с историей получения и применения индикаторов.
2. Собрать растения – индикаторы.
3. Обработать природный материал:
а) приготовить вытяжки из растительного материала;
б) испытать природные индикаторы растворами кислот и оснований.
4.Сравненить полученные результаты.
5.Изучить применение индикаторов.
6.Сделать вывод.
Методы исследования
1.Изучение научной литературы.
2.Качественный анализ.
3.Эмпирический (наблюдение).
4. Сравнительный.
Объект исследования: растения.
Предмет исследования: растительные пигменты-антоцианы.
Гипотеза исследования: если растения изменяют цвет в различных средах, то их можно
использовать в качестве индикаторов
.
3
3.1. История открытия индикаторов
4
Выделенные из растений пигменты – красящие вещества – были известны еще в Древнем
Египте и Древнем Риме. Что же касается начала использования органических веществ в
качестве индикаторов, то оно относится к XVII в. и связано с именем известного английского
ученого – физика и химика – Роберта Бойля (1627-1691). Однажды, изучая свойства соляной
кислоты, закупленной в Германии у И.Глаубера, случайно пролил ее. Кислота попала на
сине-фиолетовые лепестки фиалок. Спустя некоторое время лепестки стали ярко-красными.
Это явление удивило Р.Бойля, и он тут же провел серию опытов с разными кислотами и
цветами разных растений. Оказалось, что и васильки, и роза, и цветки некоторых других
растений изменили свою окраску при действии кислот.
Вот что писал Р.Бойль о гелиотропе (Приложение 1.Рис.1) – растении с душистыми темнолиловыми цветами: «Плоды этого растения дают сок, который при нанесении на бумагу или
материю имеют сначала свежий ярко-зеленый цвет, но неожиданно изменяет его на
пурпурный. Если материал замочить в воде и отжать, вода окрашивается в винный цвет,
такие виды красителя (их обычно называют «турнесоль») есть у аптекарей, в бакалейных
лавках и в других местах, которые служат для окраски желе, или иных веществ, кто как
хочет». [2, 3].
Наиболее удачными оказались эксперименты с фиолетовым раствором тропического
лишайника лакмуса, цвет которого кислоты изменяли на красный, а щелочи – на синий. В
лаборатории Р.Бойля на основе этого раствора была впервые изготовлена лакмусовая
бумажка. После некоторых раздумий такие вещества Р.Бойль назвал индикаторами, что в
переводе с латинского означало «указатели». В 1667г., пропитав фильтровальную бумагу
отварами тропического лишайника лакмуса и отваром фиалок и васильков, Р.Бойль тем
самым положил начало применению индикаторной бумаги (реактивной бумажки»).
Индикаторы помогли Р.Бойлю открыть новую кислоту. Сжигая фосфор и растворяя
образовавшийся белый продукт в воде, он получил неизвестную химикам кислоту. По
исходному веществу он назвал ее фосфорной.
4Р +5О2 = Р2О5
Р2О5 + 3Н2О = 2Н3РО4
Многие красители, которыми красят материю, бумагу тоже являются индикаторами. Этим и
объясняется появление на одежде и обложках тетрадей цветных пятен при попадании капель
кислоты. [4,5].
3.2. Распространение индикаторов в природе
5
С развитием химии число кислотно-щелочных индикаторов росло.
Индикаторы, полученные в результате химического синтеза: фенолфталеин, введенный в
науку в 1871г немецким химиком А.Байером, и метилоранж, открытый в 1877г.
Кислотно-щелочные индикаторы весьма разнообразны; многие из них легко доступны и
потому известны не одно столетие. Это отвары или экстракты окрашенных цветов, ягод и
плодов. Так, отвар ириса, анютиных глазок, тюльпанов, черники, ежевики, малины, черной
смородины, красной капусты, свеклы и других растений становится красным в кислой среде
и зелено-голубым – в щелочной среде. Это легко заметить, если помыть кастрюлю с
остатками борща мыльной (т.е. щелочной) водой. С помощью кислого раствора (уксус) и
щелочного (питьевая, а лучше – кальцинированная сода) можно также сделать надписи на
лепестках различных цветов красного или синего цвета.
Растительными кислотно-основными индикаторами является большинство пигментов
(антоцианы). Именно антоцианы придают разнообразные оттенки розового, красного,
голубого и лилового многим цветам и плодам.
Красящее вещество бетаин в щелочной среде обесцвечивается, а в кислой – краснеет. Вот
почему такой аппетитный цвет у борща с квашеной капустой.
Антоцианы сложные неустойчивые соединения, в клетках растений обычно содержится
несколько различных антоцианов, и проявление их связано с химическим составом почвы и
возрастом растения. Поступая в организм человека с фруктами и овощами антоцианы
проявляют действие, схожие с витамином Р, они поддерживают нормальное состояние
кровяного давления сосудов, предупреждая внутренние кровоизлияния.
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. Индикаторами являются и
многие краски. Обычные чернила представляют собой индикатор. Поэтому чернила под
влиянием кислоты изменяют окраску с фиолетовой на зеленую, и вновь приобретают
фиолетовую окраску при нейтрализации кислоты щелочью. [6, 7].
3.3. Требования к индикаторам
6
Чтобы какое-либо вещество могло служить индикатором, оно должно удовлетворять
следующим необходимым условиям:

должно быть слабой кислотой или слабым основанием;

его молекулы и ионы должны иметь разную окраску;

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.
Поэтому в химических лабораториях используют синтетические индикаторы, резко
изменяющие свой цвет в достаточно узких границах рН (рН – водородный показатель).
Таких индикаторов известно множество, и каждый из них имеет свою область применения.
В лабораториях 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. [1].
Помимо кислотно-основных, применяют и другие типы индикаторов. Так, окислительновосстановительные индикаторы изменяют свой цвет в зависимости от того, присутствует в
растворе окислитель или восстановитель.
В многочисленных анализах с использованием йодометрии индикатором служит сам йод;
для повышения чувствительности анализа используют крахмал, который позволяет
обнаруживать малейший избыток йода. [1].
4. Собственные исследования
7
В течение лета готовили индикаторы. Исходным сырьем служили растения. Многие цветы,
плоды, ягоды, листья содержат окрашенные вещества, способные менять свой цвет в кислой
и щелочной среде и поэтому могут быть использованы в качестве индикаторов.
Из всех собранных растений поочередно готовили вытяжки. Для этого плоды измельчали,
заливали водой и кипятили в течение 1-2 минут. Затем раствор охлаждали и
отфильтровывали. Полученный фильтрат разбавляли спиртом из расчета два объема
фильтрата и один объем спирта с целью предохранения его от порчи. Вытяжки из лепестков
цветков и листьев готовили аналогично.[7,8].
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 испытывали при действии на них кислыми и
щелочными растворами. [9,10].
Были исследованы плоды, лепестки, листья растений, как вишня (рис.1), клубника (рис.2),
черника (рис.3), брусника (рис.4), ежевика (рис.5), черноплодная рябина (рис.6)
(Приложение 2). Свекла (рис. 7), черная смородина (рис. 8), гвоздика (рис.9), красная роза
(рис.10), краснокочанная капуста (рис.11), красная герань (рис.12) (Приложение 3).
Петрушка (рис.13), рябина (рис.14) (Приложение 4).
Результаты исследования сведены в таблицу 1.
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 зеленой. [4].
5. Результаты испытания растений – индикаторов
Сырье для
приготовления
индикаторов
Естественный цвет
индикатора
Таблица 1.
8
Цвет раствора
в кислой среде
рН > 7
в щелочной среде
рН < 7
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
Бордовый
Красный
Зеленый
Желто-зеленый
Желтый
Коричневый
Желто-зеленый
Светло-коричневый
Желтый
Розовый
Бордовый
Ярко-красный
Бурый
Бледно-розовый
Желтый
Красная
Оранжевый
Светло-коричневый
Вишня (ягоды)
Черная
(ягоды)
смородина
Черная
(листья)
смородина
Петрушка (листья)
Красная роза (цветы)
Разноцветная
гвоздика (цветы)
Красная герань
6. Вывод
9
1. Некоторые растения проявляют индикаторные свойства.
2. Наиболее пригодны в качестве индикаторов такие растения как: свекла (плоды), красная
роза (цветы), черная смородина (ягоды), краснокочанная капуста (листья), ежевика (ягоды).
Рекомендации
можно использовать на уроках химии, элективных

Природные индикаторы
курсах.

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.

Работу с природными индикаторами можно продолжить, исследуя индикаторные
свойства других растений.
8. Литература
10
1. Пилипенко А.Т. «Справочник по элементарной химии». Киев «Наукова думка». 1973г.
Стр.164 -167.
2. Информация с http://festival. 1september.ru.
3. Детская энциклопедия. М.Академия педагогических наук. РСФСР. 1966г. Стр.461-462.
4. Информация с веб – сайта alchemic.ru «Добрые советы».
5. Леенсон И.А. «Занимательная химия». Москва. 1996г. Стр 77-81.
6. Байкова В.М. «Химия после уроков». 1976г. Стр. 90-95.
7. Научно – практический журнал «Химия для школьников» №4 2007г. Стр.60-61
8. Учебно–методическая газета для учителей химии «Первое сентября», №22, 2007г.
9. Балаев И.И. «Домашний эксперимент по химии».
10. Назарова Т.С, Грабецкий А.А. «Химический эксперимент в школе» г. Москва. 1987г.
9. Приложение 1
Гелиотроп (рис. 1)
11
10. Приложение 2
Вишня (рис.3)
12
Клубника (рис.4)
Брусника (рис.6)
Черника (рис.5)
Ежевика (рис.7)
Черноплодная рябина (рис.8)
11. Приложение 3
13
Свекла (рис.9)
Чёрная смородина (рис.10)
Гвоздика (рис.10)
Краснокочанная капуста (рис.12)
Красная роза (рис.11)
Красная герань (рис.13)
12. Приложение 4
Петрушка (рис.14)
14
Рябина (рис.15)