Изучение свойств природных индикаторов, содержащихся в растениях

IV Межрегиональный интернет-конкурс для школьников  
«Химия настоящего и будущего»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тема: «Изучение свойств природных индикаторов, содержащихся в растениях».

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                                            Автор: Нестерова Ангелина

учащаяся  10 «Б» класса

                                                                                                                   ГБОУ СОШ  № 7

                                                                                                                           г.о. Новокуйбышевска.

 

                                                                                                    Научный руководитель:

 Глотова  Наталья  Михайловна

                                                                                                                  учитель химии

                                                                                                                       первой категории

                                                                                                                        ГБОУ  ООШ  № 6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2012г.

 

Оглавление

стр.

1. Введение……………………………………………………………………………………………3

2. Теоретическая часть……………………………………………………………………………….5                                                                                                                                                                                                             

2.1. Индикаторы. Общие понятия. Классификация…………………………………………………5                                                                          2.2. Кислотно – основные индикаторы. История их открытия…………………………………….6                                                 

2.3. Растительные пигменты………………………………………………………………………….7

2.4. Антоцианы и их свойства………………………………………………………………………..8                                                                                                     

2.5. Роль антоцианов в жизни растений……………………………………………………………..9

2.6 Применение и биохимическая  роль природных индикаторов…………………………………11

2.6.1. Применение природных индикаторов в медицине…………………………………………..11

2.6.2.  Применение природных индикаторов в народном хозяйстве и быту……………………...12

3. Практическая часть………………………………………………………………………………...14

3.1.  Методика изготовления  индикаторов…………………………………………………………14                                                                                                                                            

3.2.  Приготовление растительных  индикаторов и исследование их свойств……………………14  

3.3. Определение рН среды  средств бытовой химии и косметических средств…………………17  

3.4 Метод нанесения надписей  на лепестки цветов………………………………………………..17

Заключение……………………………………………………………………………………………19                                                                                                                                      

Список используемой литературы…………………………………………………………………..20                                                                                                 

Приложения…………………………………………………………………………………………..21

Приложение 1.  Кислотно – основные  индикаторы……………………………………………….21                                                                     

Приложение 2.  Растительные пигменты…………………………………………………………...22

Приложение 3.  Весовые соотношения природного сырья и воды для приготовления

                            индикаторов………………………………………………………………………..23

Приложение 4.  Применение природных индикаторов……………………………………………24

Приложение 5. Изменение окраски природных индикаторов в разных средах………………….25

Приложение 6. Реакция среды косметико-гигиенических, моющих и других средств.

                    Способы удаления пятен растительного происхождения………………………..26

Приложение 7. Фотоиллюстрации к экспериментам………………………………………………27                                                                

 

                                                                                                                                                                                                                                                     

 

 

 

 

1. Введение.

Многие наблюдали такую картину. Дети с аппетитом едят вкусные и сочные фрукты, роняя капли сока на одежду. Они и не подозревают, сколько забот и хлопот создают своим мамам и бабушкам. Еще бы: ведь растительные пятна, где присутствуют все краски живой природы так непросто отстирать! Вот и со мной случилась такая же история.

      Этим летом мне подарили красивую футболку, а я её испачкала соком вишни. Что бы не огорчать маму,  я решила это пятно вывести. Что я только не делала: терла его хозяйственным мылом и стирала с порошком. По совету бабушки протирала ваткой с уксусной кислотой, а потом нашатырным спиртом, но ничего не помогало. К моему удивлению пятно становилось то ярко красным, то фиолетовым, то синим. Это мне напомнило урок химии, когда мы исследовали различные вещества с помощью индикаторов.

       Индикаторы (от латинского indicate-указывать) - это вещества, которые изменяют свой цвет в зависимости от среды раствора. Значит в плодах растений, листьях и цветах  содержатся природные красители (пигменты), которые под действием щелочных растворов меняют свой цвет на синий или фиолетовый, а от действия кислот становятся красными. Возникает вопрос – что это за природные индикаторы, которые содержатся в плодах и ягодах? И какими свойствами они обладают? Поэтому, тема моей  исследовательской работы  –  «Изучение свойств природных индикаторов, содержащихся в растениях». А цель её -  доказать наличие природных индикаторов в разных частях растений и изучить их свойства. Для достижения цели исследования были поставлены следующие задачи:

• Изучить литературу по данной  проблеме;
• Исследовать природные объекты на наличие индикаторов;
• Доказать индикаторные свойства растительных пигментов;
• Выявить значение и биохимическую роль природных  индикаторов.

       Актуальность темы данной работы заключается в том, что в настоящее время возрос интерес к растениям в связи с их  применением в различных областях науки, таких как химия, биология, экология и медицина. Например, по окраске растений и её интенсивности экологи определяют наличие вредных веществ в атмосферном воздухе и почве.

        Информацию, полученную в этой работе можно использовать как на уроках химии, так и на уроках биологи. Эта работа полезна и в узко прикладном направлении, например в домашнем хозяйстве и на даче, когда потребуется привести в порядок одежду или определить кислотность почвы на участке, что определяет урожайность плодов и ягод.

       В качестве  объекта исследования были взяты цветы, плоды и ягоды растений, обладающие индикаторными свойствами, а предмет исследования: растворы растительных индикаторов.

Гипотеза исследования: растения обладают индикаторными свойствами, которые можно использовать в различных сферах.

Для достижения поставленной цели были использованы следующие методы исследования: анализ, сравнение, химический эксперимент.

       Нужную информацию я находила в книгах, периодических изданиях, интернате. Следует отметить, что данная тема широко освещена, поэтому была проведена большая работа, связанная с отбором и систематизацией  информации.

      Несомненная новизна работы, как можно судить по доступным источникам в том, что в ходе экспериментов мною найден метод нанесения надписей на лепестки цветов, основываясь на индикаторных свойствах антоцианов.

       Как мне кажется, эта работа способствует развитию у учащихся любознательности, наблюдательности и приобретению практических навыков проведения наблюдений, исследованию и обобщению информации  для обоснования конечных выводов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Теоретическая часть.

2.1 Индикаторы. Общие понятия. Классификация.

Существует несколько определений  понятия «индикатор», но во всех определениях индикаторы представлены как вещества, которые меняют цвет в  зависимости от того, попали они в кислую, щелочную или нейтральную среду.

        Так же как  и определений индикаторов, существует несколько их классификаций. В химической энциклопедии рассмотрены  индикаторы кислотно-основные,  окислительно-восстановительные, комплексонометрические, адсорбционные, изотопные,         люминесцентные. Индикаторы всех этих шести групп информируют химиков о том, как далеко зашли изменения в реакционной системе. Некоторые из них даже начинают светиться под действием произошедших в растворе изменений. Индикаторы действуют безотказно и 

отличаются большой чувствительностью [7]. 

Рассмотрим определения некоторых индикаторов.

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.

      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). Такие индикаторы резко изменяют свой цвет в достаточно узких границах рН [7].

     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. Это понятие, ввёл датский химик Сёренсен для точной числовой характеристики среды раствора и предложил математическое выражение для его определения:

рН = -lg [H⁺].

Характер среды имеет большое  значение в химических и биологических  процессах, в зависимости от типа среды эти процессы могут протекать  с различными скоростями и в разных направлениях. Поэтому во многих случаях важно как можно более точно определять среду раствора. Существует нейтральная среда – рН = 7, рН < 7 – кислотная, при рН > 7 – щелочная [5]. Среду исследуемого раствора можно приблизительно определить по окраске индикаторов.

        Рассмотрим кислотно-основные индикаторы более подробно, так как именно к ним  относятся природные индикаторы.

 

2.2 Кислотно-основные индикаторы. История их открытия.                                                                                                                                  

     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 [7]. Наиболее важные кислотно – основные индикаторы приведены в таблице (приложение 1).    

     Вероятно, самым древним кислотно-основным индикатором является лакмус. Лакмус был известен уже в Древнем Египте и Древнем Риме. Лакмус (от гол. lakmoes) - красящее вещество, добываемое из некоторых видов лишайников. Фактически природный лакмус представляет собой сложную смесь. Его основными компонентами являются: азолитмин (C₉H₁₀NO₅) и эритролитмин (С₁₃H₂₂O₆) [10].  Лакмус в древности использовали в качестве фиолетовой краски, но со временем,  рецепт его приготовления был утерян. В 1640 ботаники описали гелиотроп (Heliotropium Turnesole) – 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, который в кислой среде был красным, а в щелочной – синим.