Научно - исследовательская работа по теме "Индикаторы"

Районный конкурс научно-исследовательских работ школьников «Шаг в науку»

Удивительные вещества рядом с нами

(Что такое химические и природные индикаторы

и где они применяются)

Автор: Неронова Виктория Олеговна

ученица 8а класса МБОУ Верх-

Усуглинской средней

общеобразовательной школы

Научный руководитель: учитель химии

и географии Пляскина Т. В.

с. Верх – Усугли

2016- 2017

Краткая аннотация

Удивительные вещества рядом с нами

(Что такое химические и природные индикаторы и где они применяются)

Неронова Виктория Олеговна

Россия, Забайкальский край, Тунгокоченский район, с. Верх-Усугли,

МБОУ Верх-Усуглинская СОШ, 8а класс

Цель работы: Изучение действия химических и природных индикаторов в различных средах.

Работа включает в себя план исследований, научную статью, экспериментальную часть и заключение. Во введении обосновывается актуальность, ставятся цель и задачи. В основной части рассматривается, что такое индикаторы, какие они бывают и где они применяются человеком. Далее описывается экспериментальная часть. В конце работы сформулированы выводы.

Содержание работы соответствует поставленным задачам. Материал излагается логично и научным языком. При написании работы используются следующие приемы: эксперимент, обобщение, анализ литературных источников, интернета. Работа направлена на расширение и углубление имеющихся знаний о таких удивительных веществах как индикаторы. Данный материал имеет практическую значимость. Материал этой работы можно использовать для проведения классных часов, на уроках химии, биологии, экологии, во внеклассной работе по этим предметам.

Руководитель: Пляскина Т.В

Аннотация

Удивительные вещества рядом с нами

(Что такое химические и природные индикаторы и они применяются)

Неронова Виктория Олеговна

Россия, Забайкальский край, Тунгокоченский район, с. Верх-Усугли,

МБОУ Верх-Усуглинская СОШ, 8а класс

Работа включает в себя план исследований, научную статью, практическую часть, заключение.

Актуальность: Индикаторы широко используются в химии, в том числе и в школе. На уроках химии я узнала, что такое индикаторы и для чего они применяются. Также я узнала, что в школьном курсе химии используются фенолфталеин, лакмус и метилоранж, а еще универсальные индикаторы. При изучении кислот и оснований на уроках химии мы изучали, что при добавлении того или иного индикатора в кислотную или щелочную среду, некоторые растворы меняют свою окраску и свойства, а некоторые остаются неизменными. Также мы говорили, что первые индикаторы были получены из растений, например, лакмус из лишайника.

Меня заинтересовали вопросы: Какие еще существуют индикаторы? Как различные индикаторы ведут себя в разных средах? Какие еще 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? Где применяются индикаторы и зачем нам в быту необходимы эти знания?

Цель моей работы: Изучение действия химических и природных индикаторов в различных средах.

Объект исследования: химические и природные индикаторы.

Предмет исследования: изменение цвета химических и природных индикаторов в различных средах.

Задачи:

-Изучить литературные источники и источники интернет – ресурсов по теме.

-Изучить действие химических индикаторов (фенолфталеина, метилоранжа и лакмуса, а также универсального индикатора) в кислотной, щелочной и нейтральной среде.

- Получить природные индикаторы из разных растений (ягодных, комнатных цветов, овощей) и исследовать их действие в различных средах (кислотная, щелочная, нейтральная среды).

- Проверить опытным путем реакцию среды некоторых продуктов питания, бытовой химии, лекарств, косметики, воды из разных источников при помощи универсального и природных индикаторов.

- Сделать выводы.

Содержание работы соответствует поставленным задачам. Материал излагается логично, доступно, и в то же время, научно.

При написании работы используются следующие методы: анализ литературы по данной теме, данных из интернета, обобщение, сравнение, эксперимент.

В процессе работы я приобрела знания вне школьной программы. Материал может использоваться на уроках естественного цикла (химия, физика, биология) и во внеклассной работе.

Руководитель: учитель химии и географии Пляскина Т.В.

Удивительные вещества рядом с нами

(Что такое химические и природные индикаторы и где они применяются)

Неронова Виктория Олеговна

Россия, Забайкальский край, Тунгокоченский район, с. Верх-Усугли,

МБОУ Верх-Усуглинская СОШ, 8а класс

План исследований

Цель моей работы: Изучение действия химических и природных индикаторов в различных средах.

Объекты исследования: химические и природные индикаторы.

Предмет исследования: изменение цвета химических и природных индикаторов в различных средах.

Задачи:

-Изучить литературные источники и источники интернет – ресурсов по теме.

-Изучить действие химических индикаторов (фенолфталеина, метилоранжа и лакмуса, а также универсального индикатора) в кислотной, щелочной и нейтральной среде.

- Получить природные индикаторы из разных растений (ягодных, комнатных цветов, овощей) и исследовать их действие в различных средах (кислотная, щелочная, нейтральная среды).

- Проверить опытным путем реакцию среды некоторых продуктов питания, бытовой химии, лекарств, косметики, воды из разных источников, при помощи универсального и природных индикаторов.

- Сделать выводы.

Гипотеза: Растворы природных индикаторов можно приготовить самостоятельно и использовать для исследования реакции среды продуктов питания, бытовой химии, лекарств, косметики, воды, почвы в домашних условиях.

Методы исследования: 1. Изучение литературы.

2. Химический эксперимент.

3.Обобщение и систематизация информации.

Этапы работы:

1. Узнать, что такое индикаторы, какие они бывают и где применяются.

2. Подготовить и провести эксперименты.

3. Сделать выводы.

Данную работу можно использовать на уроках естественного цикла (биология, химия, физика) и во внеклассной работе.

Библиографический список

1. Химия.11 класс. Базовый уровень: учеб. для общеобразоват. учреждений/ О.С.Габриелян.-3-е изд., перераб.-М.:Дрофа, 2008.-223 с.:ил

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

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

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

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

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

Интернет-ресурсы:

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

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

3. http://www.alhimik.ru

Содержание стр

Введение 5

1. Что такое индикаторы? 8

2. Что такое кислотно-основные индикаторы? 10

3. Какие бывают природные индикаторы? 13

4. Где применяются индикаторы? 15

4.1.Биохимическая роль индикаторов и применение в медицине. 15

4.2.Применение природных индикаторов в хозяйстве. 16

4.3.Применение индикаторов в быту. 16

1. Экспериментальная часть 18

2. Заключение 24

Приложение 1 25

Приложение 2 26

1.Что такое индикаторы ?

Из Википедии: индикатор (лат. indicator — указатель) — прибор, устройство, информационная система, вещество — объект, отображающий изменения какого-либо параметра контролируемого процесса или состояния объекта.

Индикаторы можно встретить не только в химии, но и других науках и сферах деятельности человека: биология, физика, экология, экономика, социология, математика и т.д.

Например, индикаторы в физике - это электронная схема со световой панелью, предназначенная для наглядного сообщения о состоянии устройства (цифровые часы, калькуляторы, автомобильные индикаторные панели, указатели программ телевизоров, индикаторы кухонного оборудования).

Индикаторы в биологии – это растения, помогающие определить различные параметры окружающей среды. Например, засоление, увлажнение, кислотность почвы, степень загрязненности воздуха (лишайники).

Индикаторы в химии (лат. indicator указатель) — вещества, изменяющие свой цвет в присутствии тех или иных химических соединений в исследуемой среде (в растворе, в воздухе, в клетках, в тканях), а также при изменении pH или окислительно-восстановительного потенциала среды; широко применяются в биохимических, клинических и санитарно-гигиенических лабораториях. Индикаторы позволяют быстро и достаточно точно контролировать состав жидких или газообразных сред, следить за изменением их состава, или за протеканием химической реакции. 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.

В зависимости от назначения и механизма действия индикаторы подразделяют на группы: кислотно-основные; окислительно-восстановительные; комплексонометрические; адсорбционные; хемилюминесцентные.

Адсорбционные индикаторы - вещества, способные адсорбироваться на поверхности осадка и менять при этом окраску или интенсивность люминесценции.

Изотопные индикаторы - вещества, имеющие в своем составе химический элемент с изотопным составом, отличающимся от природного состава.

Комплексонометрические индикаторы - вещества, образующие с ионами металлов окрашенные комплексы, по цвету отличающиеся от самих индикаторов.

Люминесцентные индикаторы - вещества, способные люминесцировать или тушить люминесценцию при изменении концентрации ионов водорода в растворе.

Окислительно - восстановительные индикаторы - вещества, способные изменять окраску в зависимости от окислительно-восстановительного потенциала раствора.

Кислотно – основные индикаторы - растворимые органические соединения, которые меняют свой цвет или люминесценцию в зависимости от концентрации ионов Н+ (рН среды).

Универсальные индикаторы – это смесь 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. Существует нейтральная среда – рН = 7, рН 7 – щелочная. Среду исследуемого раствора можно приблизительно определить по окраске индикаторов.

2. Что такое кислотно-основные индикаторы?

Мы решили остановиться на изучении кислотно - основных индикаторов, применяемых в школьных лабораториях.

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 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». Индикаторы помогли ученому открыть новую кислоту - фосфорную, которую он получил при сжигании фосфора.

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 фиалок тоже стал широко применяться химиками в качестве индикатора, который в кислой среде был красным, а в щелочной – синим.

Позже, в середине XIX века химики научились искусственно синтезировать кислотно–основные индикаторы.

В наши дни известны несколько сот кислотно-основных индикаторов, искусственно синтезированных. Кислотно-основные индикаторы применяется для установления конца реакции между кислотами и основаниями, или других реакций, если в них участвуют ионы Н+, а также для колориметрического определения рН водных растворов. Причина изменения цвета индикатора в том, что присоединение или отдача протонов его молекулами связаны с заменой одних хромофорных групп другими или с появлением новых хромофорных групп. Наиболее важные кислотно – основные индикаторы приведены в таблице (Приложение 1).

Кислотно-основные индикаторы — органические соединения, способные изменять цвет в растворе при изменении кислотности (pH).

Кислотно-основные индикаторы бывают двуцветные (лакмус, метиловый красный, метиловый оранжевый), которые меняют цвет в зависимости от среды, и одноцветные индикаторы, у которых окрашена только одна форма, как у фенолфталеина (бесцветный в кислой среде, а при рН 9 - малиновый).

Больше всего распространены индикаторы лакмус, фенолфталеин и метилоранж. Самым первым появился кислотно-основный индикатор лакмус. Это порошок черного цвета, растворим в воде, 95 % спирте, ацетоне, ледяной уксусной кислоте. Его основными компонентами являются: азолитмин (C₉H₁₀NO₅) и эритролитмин (С₁₃H₂₂O₆). В кислой среде он розово-малиновый, в в нейтральной –фиолетовый, в щелочной- синий. Фенолфталеин С₂₀Н₁₄О₄ (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. Синтез фенолфталеина впервые осуществил в 1871 году немецкий химик Адольф фон Байер, будущий лауреат Нобелевской премии. Метиловый оранжевый, C₁₄H₁₄N₃O₃SNa, - 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.

В настоящее время химики часто пользуются 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.

3. Какие бывают природные индикаторы?

Кислотно-щелочные индикаторы в природе встречаются часто. Для кислотно-основных индикаторов необходимы требования:

1. Индикатором может быть либо слабое основание, либо слабая кислота;

2. Окраска ионов и молекул должна быть разной;

3. Интенсивность окраски должна быть незначительной, чтобы при приливании небольшого количества к исследуемому раствору можно было проконтролировать изменение окраски.

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. Например:

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. 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.

Соки или отвары ярко окрашенных плодов или других частей растений, используемые в качестве природных индикаторов необходимо хранить в темной посуде. 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.

4. Где применяются индикаторы?

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

4.1. Биохимическая роль индикаторов и применение в медицине

В растениях очень много природных пигментов, природных индикаторов, большая часть которых относится к антоцианам. 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.

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.

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.

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 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.

4.2. Применение природных индикаторов в 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).

4.3. 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. Раньше 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.

Экспериментальная часть

1.Исследование универсальными индикаторами средств бытовой химии, косметических средств, комнатных растений, лекарств, продуктов питания и других веществ.

Задачи:

1.Исследовать реакцию среды бытовой химии, косметических средств, комнатных растений, лекарств, продуктов питания и некоторых других веществ, которые мы можем встретить в быту при помощи универсальных индикаторов.

2.Составить таблицу и сделать вывод.

Объект исследования: универсальные индикаторы, средства бытовой химии, косметические средства, комнатные растения, лекарств, продукты питания и другие вещества.

Предмет исследования: реакция среды бытовой химии, косметических средств, комнатных растений, лекарств, продуктов питания и других веществ.

Я решила исследовать реакцию среды при помощи универсальных индикаторов бытовой химии, косметических средств, комнатных растений, лекарств, продуктов питания и некоторых других веществ, которые мы можем встретить в быту.

Вывод: в результате опытов я выяснила, что:

-ягоды в основном дали кислотную реакцию, недаром при употреблении их в пищу мы ощущаем кислый вкус;

-средства бытовой химии, косметические средства и лекарства чаще показывали нейтральную среду, что необходимо для нашей кожи, которая имеет реакцию среды, близкую к нейтральной; а вот пищевая сода и моющие средства, предназначенные для отмывания особо «грязных» поверхностей, дали щелочную реакцию;

-сильную щелочную реакцию дала и известковая вода, слитая с извести для побелки, то есть нужно быть с ней аккуратней;

-цветки и листья комнатных растений, продукты питания показали разную реакцию: нейтральную, кислотную или щелочную;

-неожиданным было то, что сметана и сыворотка и витамин С (аскорбинка, аскорбиновая кислота) и аспирин (ацетилсалициловая кислота) показали нейтральную среду (возможно была ошибка при проведении опыта), а яйцо – щелочную среду;

-талая и минеральная вода, глицин, спирт и молоко дали слабокислую реакцию, а уксусная и лимонная кислота – реакцию кислот средней силы, а значит, с ними нужно также быть аккуратными.

2. 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: природные индикаторы.

Предмет исследования: изменение цвета природных индикаторов в различных средах.

Из литературы я узнала, что приготовить вытяжку природных индикаторов можно разными способами – кипячением в воде или экстрагированием каким-либо растворителем. Я приготовила вторым способом, используя в качестве растворителя воду.

В качестве природных индикаторов были отобраны ягоды брусники, клюквы, черной смородины, черемухи, вишни темной и светлой, малины, голубики, шиповника, свекла, морковь, яблоко, помидор, цветы фиалки, розы, герани, листья «бабочки», денежного дерева, укроп, сок персика, чай.

1. Изготовление индикаторов.

Для приготовления растительных индикаторов я взяла по 10 г сырья, измельчила, залила 20 мл воды и дала настояться в течение 10-15 минут. Это приводит к разрушению мембран клеток, и антоцианы свободно выходят из клеток, окрашивая воду. Полученные отвары были профильтрованы и разлиты по пробиркам.

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

Получив растворы индикаторов, я проверила, какую окраску они имеют в разных средах. К растворам индикаторов в пробирках добавляла растворы соляной кислоты HCl (среда кислая) и гидроксида натрия NaOH (среда щелочная). Все данные исследования внесены в таблицу:

Выводы.

-Все индикаторы изменили свой цвет в кислой и в щелочной среде.

-Лучше себя показали индикаторы из свеклы, сока ягод (кроме малины), листья «бабочки» и цветки комнатных растений.

- Реакция сока ягод была однотипна: в кислотной среде они давали розовую окраску разной интенсивности, а в щелочной – зеленую окраску.

-Не все вещества обладают ярко выраженными индикаторными свойствами: помидор, морковь, укроп, сок персика и яблока.

- Для меня было неожиданно увидеть изменение цвета чая и цветков. Большинство индикаторов в щелочной среде имеют желто – зеленую или зеленую окраску, а в кислотной – розовую окраску.

3. Определение среды некоторых средств бытовой химии и других веществ с помощью полученных индикаторов

Цель: с помощью полученных индикаторов исследовать бытовую химию и другие вещества.

Оборудование: образцы бытовой химии и других веществ, растительные индикаторы (из черемухи, голубики, вишни, черной смородины, герани, розы, «бабочки»), пробирки.

Ход опыта: Я растворила выбранные образцы средств бытовой химии и других веществ в воде, и поочередно добавляла к полученным растворам растворы некоторых моих индикаторов. Результаты исследований занесены в таблицу.

Выводы:

-в результате эксперимента я убедилась, что не все вещества обладают ярко выраженными индикаторными свойствами, а некоторые природные индикаторы не дают точного представления о среде раствора.

-легко можно было проследить у всех индикаторов среду пищевой соды, нашатырного спирта, средства для мытья стекол и моющего средства «Мистер Пропер», имеющих щелочную среду, и уксусной кислоты, имеющей кислотную среду.

-часть индикаторов (смородина, голубика и вишня) не показали щелочной среды известковой воды.

-перекись водорода не меняла цвет индикаторов, но со временем обесцвечивала их.

-у медного купороса, имеющего кислотную среду, сложно было определить среду при помощи природных индикаторов; многие растворы получались синего цвета, характерного для щелочной среды.

-мыло, шампунь и средство для мытья посуды делали раствор более светлым как бы «отмывали» его.

-лучше показали себя индикаторы из черемухи, герани, розы, бабочки, а хуже – из смородины, голубики и вишни.

Заключение

Я ставила перед собой цель изучить действие природных и химических индикаторов в различных средах. Знакомясь, с литературными источниками и источниками интернет - ресурсов, я пополнила свой багаж знаний о действиях химических и природных индикаторов в различных средах. Узнала, более подробно на какие группы делятся индикаторы, как ведут себя в кислотных, основных и щелочных средах, что индикаторы в действительности являются веществами, изменяющими, окраску раствора в различных средах. Кроме химических индикаторов, существую природные индикаторы, которые можно приготовить самим из растительного сырья. Индикаторы используются в косметологии, пищевой промышленности, сельском хозяйстве и в быту. Также я узнала, что индикаторы можно использовать для различных целей. Например, чтобы определить кислотность почвы, среду моющих средств и многих других веществ.

Выполнив экспериментальную часть, 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. Это, так называемые, природные индикаторы, ярко окрашенные цветы и плоды растений;

- растворы растительных индикаторов можно использовать 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;

-почти у всех природных индикаторов есть серьезный недостаток: их отвары довольно быстро портятся, поэтому чаще используются более устойчивые спиртовые растворы.

-также еще один недостаток - слишком медленное, постепенное изменение цвета при добавлении кислоты к щелочному раствору или наоборот. К тому же трудно бывает отличить, например, нейтральную среду от слабокислой или слабощелочной, особенно при долгом хранении.

-достоинством является то, что они доступны, дешевы и экологически безопасны, и их можно приготовить и использовать в домашних условиях.

Приложение 1

Кислотно – основные индикаторы

Приложение 2

Рекомендации:

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.

24