Индикаторы
творческая работа учащихся по химии (8 класс) по теме

Научно-практическая конференция «Шаг в будущее».

В мире индикаторов

                                                   Выполнила: Полковникова

                                                Снежана Александровна,

                                        учащаяся 8 класса

                                                      МОУ «Бальзинская средняя                                                                                                                                    

                                                       общеобразовательная школа

                                                                    Научный руководитель:

Давыдова Ольга Ивановна,

                                                                                    Учитель химии

с. Бальзино

Оглавление

Введение                                                                                        

Из истории индикаторов                                                            

Классификация индикаторов                                                  

Природные и химические индикаторы                                                            

Методика изготовления индикаторов из природного сырья     с

Определение среды моющих средств для посуды с помощью

растительных индикаторов  и определение качества

кисломолочных  продуктов                                                        

Заключение                                                                                    

Список литературы                                                                  

Приложение                                                                                

Введение

Индикаторы – это органические и неорганические 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? Пригодны ли самодельные индикаторы для использования в домашних условиях, например, для определения среды моющих средств для посуды с целью выявления их негативного влияния на кожу рук?

Цель работы: приготовление растворов растительных индикаторов из природного сырья и определение с их помощью среды растворов моющих средств для посуды.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие   задачи:

- изучить литературные источники по теме;

- рассмотреть классификацию индикаторов;

- изготовить растворы индикаторов из природного сырья;

- провести исследование по определению среды растворов моющих средств для посуды.

Объект исследования: природные растения, обладающие свойствами индикаторов.

Предмет исследования: растворы растительных индикаторов.

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

Из истории индикаторов

История индикаторов начинается в XVII веке. Еще в 1640 году ботаники описали гелиотроп – душистое растение с темно-лиловыми цветками, 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. (1)

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.(5)

Что касается индикатора метилового оранжевого, он действительно оранжевый в нейтральной среде. В кислотах его окраска становится розово-малиновой, а в щелочах – желтой.

В настоящее время химики часто пользуются индикаторной бумагой, пропитанной смесью разных индикаторов – универсальным индикатором.

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, при чем окисленная и восстановленная формы имеют разные окраски. Например, окисленная форма дифениламина имеет фиолетовую окраску, а восстановленная – бесцветная.(2)

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.(5)

Природные индикаторы

Если 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, способные менять свой цвет в ответ на то или иное воздействие. И, попадая в кислую или щелочную среду, они наглядным образом сигнализируют об этом.(6)

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

                                Химические индикаторы

    Вещество, позволяющее следить за составом среды или за протеканием реакции. Например, индикатор фенолфталеин, при переходе от нейтральной среды к щелочной из бесцветного становится красным; высокую чувствительность имеют изотопные индикаторы (меченые атомы) – стабильные или радиоактивные изотопы, которые могут быть легко обнаружены и определены количественно; применяются в химии, биологии, медицине и др.

          Методика изготовления индикаторов из природного сырья

Для проведения исследовательской работы я использовала высушенные лепестки мальвы, ягоды малины, черноплодной смородины, клубники, голубики, брусники, краснокочанную капусту.

Для приготовления растительных индикаторов взяла по 50 г сырья, измельчила, залила 200 мл воды и прокипятила в течение 1-2 минут. Полученные отвары были охлаждены и профильтрованы. С целью предохранения от порчи, в  полученный фильтрат добавила спирт в соотношении 2:1.(8)

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

    Брала пипеткой несколько капель самодельного индикатора и добавляла их поочередно в кислый или щёлочной растворы.  Результаты всех этих опытов записывала в таблицу.

Изменение окраски природных индикаторов в различных средах.

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. (2)

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.

      Реакция среды растворов моющих средств для посуды.

Так же с помощью приготовленных растворов природных индикаторов я выявила качество кисломолочных продуктов

       Реакция среды растворов кисломолочных продуктов

                                     Заключение

Проведя научно-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;

- для изготовления растворов растительных индикаторов можно использовать следующее природное сырье: ягоды малины, клубники, черноплодной смородины, брусники, голубики, краснокочанную капусту;

- растворы растительных индикаторов можно использовать в качестве кислотно-основных индикаторов для определения среды растворов моющих средств для посуды и качества продуктов в домашних условиях;

- 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;

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

Список литературы

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

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

Оганесян Э.Т. Руководство по химии для поступающих в вузы. – М.: Высшая школа, 1998.

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

Новый энциклопедический словарь. – М.: Большая Российская энциклопедия. Ринол Классик, 2000.

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

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

Интернет-ресурсы.

Приложение

Растения – природные индикаторы

           Голубика                                                                    Брусника

    Черноплодная смородина                                                     Малина

                 Клубника                                                Краснокочанная капуста