Индикаторы на службе человека

Содержание

1. Цель и актуальность работы.
2. Что такое индикаторы?
3. Для чего нужно определять рН?
4. Формы применения индикаторов.
5. Зачем нужно знать кислотность среды?
6. Влияние кислотности на кожу человека.
7. Влияние кислотности на желудочно-кишечный тракт.
8. Влияние кислотности на почву.
9. Кислотные дожди и их влияние.
10. Влияние кислотности на бытовую технику.
11. Практическая часть.
12. Выводы.
13. Список литературы.

Цель и актуальность работы

Целью данной работы является:

• познакомиться с понятиями индикаторы, кислотность и рН;
• изучить явление кислотности и ее влияние на окружающую среду и здоровье человека;
• получить различные индикаторы растительного происхождения и определить изменения их окраски в зависимости от кислотности среды.

Актуальность данной работы в том, что кислотность воды, почвы и продуктов питания влияет на рост и развитие живых организмов, а также на здоровье человека, поэтому необходимо разработать доступные способы ее определения с помощью природных индикаторов.

Что такое индикаторы?

Кислотно-основные индикаторы – это органические соединения, способные изменять цвет в растворе при изменении кислотности (рН).

Водоро́дный показа́тель, pH — это мера отражает концентрацию ионов водорода в растворе, количественно выражающая его кислотность. Шкала измерения рН варьируется от 0 до 14, рН = 7 – нейтральная среда, рН меньше 7 – кислая среда, рН больше 7 – щелочная среда.

Для чего нужно определять рН?

            pH воды - один из важнейших рабочих показателей качества воды, во многом определяющих характер химических и биологических процессов, происходящих в воде. В зависимости от величины pH может изменяться скорость протекания химических реакций, степень коррозионной агрессивности воды, токсичность загрязняющих веществ и т.д. Определенное значение рН имеет кожа, на которую влияют вода, мыло, мази и крема. Желудочный сок имеет определенную кислотность, изменение которой приводит к заболеваниям желудочно-кишечного тракта. рН почвы определяет, какие культурные растения могут на ней произрастать, а понятие «кислотный дождь» твердо вошло в нашу речь и говорит о нарушениях в окружающей среде.

Понятие водородный показатель рН  было введено в 1909 году датским химиком Сёренсеном. Показатель называется pH, по первым буквам латинских слов potentia hydrogeni — сила водорода, или pondus hydrogenii – вес водорода.

Формы применения индикаторов

Индикаторы обычно используют, добавляя несколько капель водного  или спиртового раствора, либо немного порошка к пробе исследуемого раствора. Другой способ применения – использование полосок бумаги, пропитанных раствором индикатора или смеси индикаторов и высушенных на воздухе.        

Измерение рН с помощью индикаторной бумаги.

Интервалы перехода цвета индикаторов.

На рисунке приведены ориентировочные данные о существовании разных цветных форм наиболее распространенных индикаторов в водных растворах.

Зачем нужно знать кислотность среды?

        Кислотность среды имеет важное значение для множества химических процессов, и возможность протекания той или иной реакции часто зависит от рН среды. Кислотность реакционной среды имеет особое значение для биохимических реакций, протекающих в живых организмах. Она часто оказывает влияние на физико-химические свойства белков и нуклеиновых кислот, поэтому для нормального функционирования организма поддержание кислотно-основного равновесия является задачей исключительной важности.

                     Влияние кислотности  на кожу человека

            Уxaживaя зa лицoм  и тeлoм, cлeдyeт  пoмнить o том, что кожа -  этo не пpoстo нaшa внешняя oбoлoчкa, a eщe и сaмый бoльшoй opгaн челoвeчeслoгo тeлa. Плoщaдь пoвеpхнoсти которого составляет  1,5-2 квадратных метров, и именно на нее возложены  важные  фyнкции, без которых наша жизнедеятельность была просто невозможна.Кислотность кожи — это фактор, определяющий большую или меньшую защиту от микробов и паразитов.

Одна из основных характеристик кожи — ее кислотность. Степень кислотности человеческой кожи колеблется между 5,5 и 6 рН.

Кислотность верхнего слоя кожи обеспечивается молочной кислотой и кислотами, которые выводятся через пот. Степень кислотности кожи непостоянна у одного человека, поскольку на нее оказывают влияние различные факторы, такие, как возраст, пол, физиология конкретного человека, температурные условия, и т. д.

Кислотность кожи — определяющий фактор при защите от возможных инфекций, микробов и паразитов. Известно, что одежда кочующих народов африканских пустынь вместе с питанием на основе острых приправ предохраняет их от паразитов и насекомых (увеличение кислотности потовых желез и быстрый подъем кислот к верхнему слою кожи).

Уровень pH, или концентрация ионов водорода, измеряется по ГОСТ 22567.5-93. Обычно этот показатель у всех средств для мытья посуды лежит в диапазоне рН = 5 – 9. Принято считать, что чем выше уровень pH, тем хуже для кожи. Это отчасти верно. Например, в случае сильной щелочи (pH больше 12), или кислоты (pH менее 3). Для сравнения отметим, что уровень pH туалетного мыла составляет 9—10, гелей для душа — от 3 до 7, уровень pH моющего раствора для стирки — более 10.

Влияние кислотности  на желудочно-кишечный  тракт

          Распространено заблуждение, что основная проблема для человека - это повышенная кислотность желудка. От нее изжога и язва. На самом деле, гораздо большую проблему представляет пониженная кислотность желудка, которая встречается во много раз чаще.

Соляная кислота, которая находится в желудке человека, убивает попадающие в желудок микробы и различные паразиты. Кроме того, соляная кислота запускает пищеварение во всем желудочно-кишечном тракте, благодаря чему микробы и паразиты расщепляются пищеварительными ферментами. Недостаток соляной кислоты создает идеальные условия для колонизации кишечного тракта различными бактериями, простейшими и червями.

Коварство ситуации в том, что пониженная кислотность желудка "ведет себя тихо" и протекает незаметно для человека.

Вот перечень признаков, которые позволяют заподозрить снижение кислотности желудка:

• Дискомфорт в желудке после еды.
• Тошнота после приема лекарств.
• Метеоризм в тонком кишечнике.
• Послабления стула или запор.
• Непереваренные частицы пищи в стуле.
• Множественные пищевые аллергии.
• Дисбактериоз или кандидоз.
• Расширенные кровеносные сосуды на щеках и носе.
• Угри.
• Слабые, расслаивающиеся ногти.
• Анемии из-за плохого всасывания железа.

Разумеется, точный диагноз пониженной кислотности требует определения рН желудочного сока (для этого необходимо обратиться к гастроэнтерологу). Когда кислотность повышена - существует масса препаратов для ее снижения.

В случае же пониженной кислотности эффективных средств очень мало. Как правило, используются препараты соляной кислоты или растительные горечи, стимулирующие отделение желудочного сока (полынь, аир, мята перечная, фенхель и др.). Повышение кислотности желудка одна из самых непростых задач.

Влияние кислотности на почву

Вряд ли найдутся оригиналы, которые едят исключительно лимоны, клюкву и недозрелые ягоды. А кусты и деревья чем хуже? Они тоже не любят "кислятину" - в частности кислую почву. Но есть способ сделать ее более "вкусной". Если вы хотите, чтобы растения на даче хорошо росли, цвели и плодоносили, вам просто жизненно необходимо знать  кислотность почвы. От ее уровня, поверьте, зависит многое. Ведь в основном представителям флоры нужны нейтральные, слабощелочные и слабокислые почвы. Другие далеко не так "популярны". Сильнокислые подходят очень немногим растениям - ведь полезные бактерии, усваивающие и накапливающие необходимый для растений азот, в них погибают и о хорошем урожае речь уже не идет.

 При рН= 5,5 - 7,5 наблюдается более лучший рост растений, нежели на более щелочных или кислых почвах. Определяется посредством лакмусовой (индикаторной) бумаги.

Процедура следующая:
- почву смачивают дождевой, снеговой или дистиллированной водой после чего к ней прикладывают лакмусовую бумагу:
- красный цвет – земля сильнокислая.
- розовый цвет – земля среднекислая.
- зеленовато-голубой – земля близка к нейтральной.
- синий цвет- земля нейтральная.
- желтый цвет – земля слабокислая.

              Помогают определить реакцию почвы и растения. Прежде
чем убирать сорняки со своего участка, приглядитесь к ним, с их
помощью можно определить кислотность почвы.
               Кислую почву активно любят такие растения, как вероника полевая,    вереск, багульник, белоус, голубика, иван-да-марья, лютик ползучий, осока, папоротник, пикульник, подорожник, мята полевая, фиалка трехцветная, черника, хвощ полевой, щавелек малый, щавель конский.

Слабокислую почву можно определить по наличию таких растений, как бодяк огородный, лебеда, вьюнок полевой, пырей ползучий, клевер луговой, мокрица (звездчатка), мятлик, мать-и-мачеха, ромашка, крапива.

На нейтральной почве растут горицвет, донник белый, молочай, осот огородный, вьюнок полевой и т.п.

На кислотность почвы плодовые, ягодные, овощные культуры реагируют по-разному. По отношению к кислотности почвы растения можно разделить на четыре группы:
          Нейтральную или слабощелочную  почву активно любят такие растения и деревья, как смородина черная, красная и белая, капуста всех видов, салат, сельдерей, лук, шпинат, свекла столовая, астра, левкой, розы, хризантемы.
          Слабокислую почву и близко к нейтральной  активно любят такие растения ,цветы, деревья как яблоня, слива, вишня, фасоль, горох, брюква, огурцы, лук, шиповник, , баклажаны, бобы, брюква, горох, дыня, кабачки, капуста листовая, картофель, салат кочанный, шпинат, левкои, примулы, розы, хризантемы, колокольчик, пеларгония, лагенария, и др.;
          Умеренно кислую  почву активно любят такие растения и деревья, как  малина, груша, земляника, крыжовник, репа, редис, редька, морковь, тыква, томаты, папоротники,  и др.;
          Кислую почву активно любят такие растения, как щавель, картофель, люпин, гортензия и др.

Для большинства плодовых, ягодных и овощных культур оптимальные значения рН 5,5—6,5, то есть почва должна быть от слабокислой до почти нейтральной.

Большинство комнатных растений хорошо растет на слабокислых (рН = 5,5-6,5) или нейтральных почвах. Однако есть и такие, которым нужна кислая (азалии, гортензии, гардении, иксора, хвойные) среда. Или, наоборот, слабощелочная почва (цитрусовые, пальмы, пеларгонии, кактусы).

Кислотные дожди и их влияние 

Кислотными дождями называют все виды метеорологических осадков  (дождь, снег, град, туман, дождь со снегом), показатель рН которых меньше, чем среднее значение рН дождевой воды, равное 5,6. Впервые термин “кислотный дождь” был введен в 1872 году английским исследователем Ангусом Смитом при изучении викторианского смога в Манчестере.
            Кислотный дождь оказывает отрицательное воздействие на водоемы - озера, реки, заливы, пруды – повышая их кислотность до такого уровня, что в них погибает флора и фауна. Водяные растения лучше всего растут в воде со значениями рН между 7 и 9.2. С увеличением кислотности водяные растения начинают погибать, лишая других животных водоема пищи. При кислотности рН=6 погибают пресноводные креветки. Когда кислотность повышается до рН=5.5, погибают донные бактерии, которые разлагают органические вещества и листья, и органический мусор начинает скапливаться на дне. Затем гибнет планктон – крошечное животное, которое составляет основу пищевой цепи водоема и питается веществами, образующимися при разложении бактериями органических веществ. Когда кислотность достигает рН= 4.5, погибает вся рыба, большинство лягушек и насекомых.

Повышенная кислотность воды способствует более высокой растворимости таких опасных металлов, как алюминий, кадмий, ртуть и свинец из донных отложений и почв. Эти токсичные металлы представляют опасность для здоровья человека. Люди, пьющие воду с высоким содержанием свинца или принимающие в пищу рыбу с высоким содержанием ртути, могут приобрести серьезные заболевания.

Кислотный дождь наносит вред не только водной флоре и фауне. Он также уничтожает растительность на суше.

Вода “нормального” дождя тоже представляет собой слабокислый раствор. Теоретическое значение рН дождевой воды равняется 5,6 – 5,7. В реальной жизни показатель ее кислотности в разных местах может сильно различаться, что, прежде всего, зависит от состава газов, содержащихся в атмосфере той или иной местности (оксид серы, оксиды азота).
Кислотный дождь образуется в результате химического взаимодействия оксидов серы  и азота  с водой в атмосфере. Эти вещества выбрасываются автомобильным транспортом, образуются в результате деятельности металлургических и химических предприятий, а также при сжигании ископаемого топлива на электростанциях. Вступая в реакцию с водой, оксиды превращаются в растворы кислот – серной, сернистой, азотистой и азотной. Затем вместе со снегом или дождем они выпадают на землю.
В настоящее время последствия выпадения кислотных дождей наблюдаются практически во всех странах Земного шара.

В зависимости от кислотности вода классифицируется следующим образом:
рH = 1-3 сильнокислая вода
рH = 3-5 кислая вода
рH = 5-6 слабокислая вода
рH = 6-7 очень слабокислая вода
рH = 7 нейтральная вода
рH = 7-8 очень слабощелочная вода
рH = 8-9 слабощелочная вода
рH = 9-10 щелочная вода
рH = 10-14 сильнощелочная вода

Влияние кислотности на бытовую технику

Известно, что при низком рН вода обладает высокой коррозионной активностью, что плохо сказывается на работе бытовых приборов, таких как стиральные машины, миксеры, блендеры. Эти устройства имеют металлические детали, которые взаимодействуют с кислотами, при этом нарушается защитное покрытие и техника выходит из строя. При высоких уровнях (рН>11) вода приобретает характерную мылкость, неприятный запах, способна вызывать раздражение глаз и кожи.

Практическая часть

Антоцианы и другие растительные пигменты способны менять цвет в зависимости от рН среды, т.е. кислотности.

Таблица № 1

Выводы.

1. В данной работе мы познакомились с понятиями индикатор, кислотность среды и рН.
2. Выяснили, что незнание значений кислотности среды может привести к негативным последствиям для окружающего мира и для здоровья человека.
3. Получили несколько индикаторов растительного происхождения и с помощью них определили кислотность среды.
4. На основании полученных результатов можно сделать следующее заключение, что в кислой среде природные индикаторы изменяют окраску в более интенсивный красный цвет, а в щелочной среде – в различные оттенки зеленого цвета.
5. Таким образом, чтобы определить кислотность среды, необязательно использовать химические индикаторы, можно воспользоваться любым растительным индикатором.

Список литературы

1. Энциклопедический словарь - справочник "ОКРУЖАЮЩАЯ СРЕДА", издательство "Прогресс", М. 1993 г.
2. Бердоносов С.С., Бердоносов П.С. Справочник по общей химии. М.: АСТ Астрель, 2002.
3. Ольгин О. Опыты без взрыва. М.: Химия, 1986.