misle.ru страница 1
скачать файл


Муниципальное общеобразовательное учреждение МОУ СОШ № 2






Растения - индикаторы

Авторы: Байрамбекова Эльмира, Волкова Анастасия,

Герман Мальвина, Евстигнеева Анна,

учащиеся 8 класса МОУ СОШ № 2

Руководитель: Дергоусова Галина Ивановна

учитель химии МОУСОШ № 2

с. Александровское


2010 г.

Оглавление
Введение _____________________________________________________3-4

Глава 1. Литературный обзор

1. 1. Что такое индикатор ________________________________________ 5

1. 2. История появления кислотно-основных индикаторов в химии ____ 5-7

1. 3. Растения – индикаторы. Сырьё для приготовления растительных

индикаторов _______________________________________________ 7-8

Глава 2. Экспериментальная часть

2. 1. Методики приготовления растительных индикаторов _____________ 9

2. 2. Проведение экспериментов с использованием растительных

индикаторов _______________________________________________ 9-12

2.3. Приготовление индикаторных бумажек _______________________ 12-13

2. 4. Проведение экспериментов с искусственно-синтезированными

индикаторами______________________________________________13-14

Заключение ____________________________________________________ 15

Список литературы _____________________________________________ 16

Приложение __________________________________________________ 17-18



Введение
С незапамятных времён человек пользуется дарами природы – разнообразными полезными веществами. С детства мы помним сказки и легенды о богатствах, скрытых в толще земли, и о растениях, помогающих до них добраться. Действительность оказывается ещё чудеснее…

В последнее время были научно обоснованы связи между определёнными растениями и месторождениями некоторых полезных ископаемых. К примеру, в Австрии и в Китае с помощью растений, предпочитающих почвы с большим содержанием меди, открыли залежи медной руды, а в Америке с помощью растений нашли месторождения серебра. Обитатель пустынь акантофиллиум – колючка, на которую никто не обращал внимания, попадая на землю, богатую серой, распускает не розовые цветы, а белые; там же, где в земле есть цинк, листья растения приобретают желтоватый оттенок. На повышенное содержание цинка в почве указывает фиалка и анютины глазки. Именно на таких землях у этих растений встречаются самые крупные цветки. На почвах, богатых известью, растут адонисы, лилии-саранки; а на содержание никеля и кобальта указывает сон-трава.

Возникла даже наука – «индикационная геоботаника», изучающая растения, чутко реагирующие на изменения условий окружающей среды и помогающие обнаружить богатства земных недр.

Вулканологи утверждают, что примулы способны предсказать извержение вулканов. К примеру, на острове Ява в горах Пангранто, королевская примула расцветает только накануне вулканического извержения. Биологи утверждают эту пророческую способность цветка эффектом воздействия ультразвука на его капилляры, в которых ультразвуковые колебания ускоряют движение жидкостей. Вероятно, тем самым в тканях растения ускоряются процессы обмена веществ, и оно расцветает.

Мы привели примеры использования растений-индикаторов в природе, а могут ли они использоваться в химии? Этот вопрос нас очень заинтересовал, что и послужило начало нашим экспериментам.
Проблема: возможно ли использовать растения в качестве индикаторов в химии?
Гипотеза: да, возможно.
Цель работы:


  • самостоятельно приготовить индикаторы из растительного сырья;

  • изучить поведение растительных индикаторов в различных средах.


Задачи:

  • ознакомиться с литературой по данной теме;

  • дать понятие, что такое «индикатор»;

  • изучить историю возникновения индикаторов;

  • изучить методики приготовления растительных индикаторов;

  • рассмотреть изменение окраски индикаторов в различных средах;

  • ответить на поставленный вопрос в возникшей проблеме;

  • оформить красочный буклет.


Глава 1. Литературный обзор
1. 1. Что такое индикатор.
Мы живём в мире индикаторов. Именно индикаторы помогают нам ориентироваться в современном мире, защищают нас, подсказывают нам. Не верите – судите сами.

Индикатор - (от позднелатинского indicator - указатель), прибор (устройство), отображающий ход какого-либо процесса, полученные результаты, состояние объекта наблюдения и тому подобную информацию в простой и доступной человеку форме. Примеры индикатора: сигнальная лампа, звонок, стрелочный или цифровой прибор, табло, сигнальная лампочка на панели телевизора или магнитофона, светофор.

В соответствии с Толковым словарём русского языка под редакцией

С. И. Ожегова, Н. Ю. Шведовой: индикатор - это

прибор, (устройство, элемент), отражающий какой-нибудь процесс, состояние наблюдаемого объекта. Визуальный индикатор. Акустический индикатор.

Вещество, являющееся химическим реактивом.

В соответствии со словарём химических терминов: индикаторы - вещества, меняющие цвет в зависимости от кислотности среды.
1. 2. История появления кислотно-основных индикаторов в химии.
Так что же такое кислотность среды? Оказывается, среда раствора может быть кислой, нейтральной или щелочной.

Когда среда кислая, в растворе преобладают катионы водорода (Н+ ), когда щелочная – в растворе избыток гидроксид-ионов (ОН¯). Если в растворе катионов водорода и гидроксид-ионов поровну, то среда является нейтральной. Катионы водорода и гидроксид-ионы непрерывно борются за первенство, а определить, кто в соревновании «победитель», нам помогают «судьи» - кислотно-основные индикаторы.

Появление первых химических кислотно-основных индикаторов, которые меняли цвет в зависимости от кислотности среды, стало огромным шагом науки вперёд. Самым первым индикатором был настой лишайника лакмуса (Рис. 1), свойства которого обнаружил ещё английский химик и физик Роберт Бойль (1627-1691).

Лакмус – это водный настой лакмусового лишайника, растущего на скалах в Шотландии. Позднее настоем лакмуса стали пропитывать фильтровальную бумагу; её высушивали и получали, таким образом, индикаторные «лакмусовые бумажки». Они приобретали синий цвет в щелочном растворе и красный в кислотном; в нейтральной среде цвет лакмуса фиолетовый.

В наши дни известны несколько сот кислотно-основных индикаторов, искусственно синтезированных начиная с середины 19 века. Индикатор метиловый оранжевый в кислой среде красный, а в щелочной – жёлтый.

Рис. 1. Лишайник лакмуса


Индикатор фенолфталеин (он продаётся в аптеке под названием «пурген») в кислой и нейтральной среде бесцветный, а в щелочной имеет малиновую окраску (Рис. 2). Поэтому фенолфталеин используют лишь для определения щелочной среды.

Однако наиболее часто в лабораторной практике используется универсальный индикатор – смесь нескольких кислотно-основных индикаторов (Рис. 3). Он позволяет легко определить не только характер среды (кислая, нейтральная, щелочная), но и значение кислотности раствора (рН).



Рис. 2. Окраска индикаторов в различных средах



Рис. 3. Окраска универсального индикатора при различных значениях рН.


1. 3. Растения – индикаторы. Сырьё для приготовления

растительных индикаторов.
Окраска растений зависит от наличия в их тканях определенных пигментов — хлорофиллов, каротиноидов, антоцианов. Хлорофилл определяет зеленую окраску листьев. Без этого изумрудного пигмента невозможна жизнь на планете, так как он осуществляет фотосинтез. Спутниками хлорофилла являются каротиноиды, которые определяют желтое, оранжевое и красное окрашивание. Так, желтые зерна кукурузы, оранжевая кожура мандарина, красные плоды шиповника своей окраской обязаны каротиноидам. Третья группа пигментов — антоцианы, которые определяют практически все краски растений — от оранжевой и красной до синей. Для нас антоцианы интересны тем, что они являются индикаторами на изменение кислотности среды. Кроме того, антоцианы обладают лечебными свойствами и представляют ценность в качестве пищевых красителей.

Основными и самыми распространенными антоцианами являются пеларгонидин, цианидин и дельфинидин. В растениях они находятся в виде гликозидов, т. е. соединены с различными сахарами. Красный пеларгонидин содержится в цветках герани, плодах земляники, корнеплодах редиса.

Малиновый цианидин находится в листьях бука, цветках тюльпанов, васильков, плодах черной смородины, ежевики. Розово-лиловый дельфинидин определяет окраску цветков живокости, гиацинта, плодов баклажана, граната. Антоцианы содержатся почти во всех растительных тканях в самых разных частях растений: в лепестках, плодах, листьях. Они обычно окрашивают цветки и плоды в фиолетовый цвет, в листьях их присутствие маскируется хлорофиллом. Образуя комплексные соединения с ионами металлов, они обеспечивают проявление синего цвета (голубого пигмента как такового у растений нет). Один и тот же пигмент— цианидин, вследствие нахождения его в различных условиях, обеспечивает окраску и красной розы, и синего василька. Разнообразие антоциановых окрасок растений определяется внутренними биохимическими процессами и сочетанием различных антоцианов и их производных.

Изменение окраски самих антоцианов связано с показателем рН среды. При рН < 6 окраска карминово-красная, 6 — фиолетовая, 8 — синяя, 10 — зеленая. Наиболее устойчивая окраска наблюдается при рН 2, при рН 8-10 она сохраняется в течение всего нескольких минут.

Для опытов можно взять любые растения, содержащие антоцианы. Интенсивную окраску растворов дают плоды аронии, бузины, вишни, граната, ежевики, малины, слив, терна, черемухи, черной смородины, а также лепестки астр, роз, васильков, мальвы, петунии и многих других цветов. Намочив в растворе антоцианов фильтровальную бумагу, а затем, просушив ее и нарезав полосками, мы получим самодельную индикаторную бумагу, аналогичную лакмусовой.

Добавив в антоциановый раствор горсть земли, можно сделать

заключение о ее кислотности. Если настой покраснеет, то реакция почвы кислая, если посинеет или позеленеет — щелочная или нейтральная.

В качестве растений-индикаторов можно использовать как свежее сырьё, так и это же сырьё, но в засушенном виде. В зависимости от сырья зависит и выбор методики приготовления индикаторов.



Глава 2. Экспериментальная часть
2. 1. Методики приготовления растительных индикаторов.
Для приготовления индикаторов из растительного сырья рекомендуется использовать окрашенные растения или их части. Известно также, что не дают изменения окраски в зависимости от среды жёлтые пигменты.

В литературе встречается несколько способов приготовления индикаторов:



  • вытяжки водных настоев окрашенных растений при комнатной температуре;

  • вытяжки водных настоев окрашенных растений путём их кипячения и последующего охлаждения;

  • вытяжки спиртовых растворов окрашенных частей растений.

Так, например, знаменитый индикатор из сока краснокочанной капусты можно приготовить следующим образом: 40-50 граммов мелко нарезанной капусты залить 25 мл этилового спирта или водки, осторожно прокипятить, остудить и профильтровать – индикатор готов!

В домашних условиях удобно использовать вытяжки, которые готовят следующим образом: 50 г плодов измельчить, залить 200 мл воды и кипятить в течение 2-3 минут. Затем охлаждённый и отфильтрованный раствор разбавить спиртом в соотношении 2:1 с целью предохранения раствора от порчи. Аналогично готовят вытяжки из лепестков цветов.

Чтобы приготовить индикаторные бумажки, надо полоски фильтровальной бумаги 2-3 раза пропитать вытяжкой растений.



2. 2. Проведение экспериментов с использованием растительных

индикаторов.
В своей работе мы использовали свежевыжатый сок растений и ягод в спиртовой вытяжке, а также водные настои сухих трав. Список растений и ягод, которые мы использовали, приведён в таблице № 1, 2.
Приготовление вытяжки из свежих растений и ягод:


  • цветы и ягоды отделили от стеблей и листьев;

  • поместили исследуемые образцы в фарфоровые чашечки и измельчили пестиком;

  • залили спиртом, перемешали и профильтровали;

  • фильтрат собрали в пробирки (рис. 4-7).


Рис. 4. Исследуемый образец Рис. 5. Измельчение образца


Рис. 6. Приготовление вытяжки Рис. 7. Собранный фильтрат (вытяжка)


Приготовление настоев из сухих трав:


  • сухие травы залили кипятком;

  • поставили на водяную баню и выдержали в течение 15 минут;

  • остудили и профильтровали (рис. 8).


Рис. 8. Настои из сухих трав


Приготовленные вытяжки и настои были исследованы на изменение цвета в различных средах. Результаты исследований приведены в таблице № 1, 2.

Изменение цвета вытяжек растительных индикаторов в различных средах

Таблица №1



Исследуемый образец

Исходный цвет

Цвет в нейтральной среде

Цвет в кислой среде

Цвет в щелочной среде

1. Анютины глазки (сине-жёлтые)

Фиолетовый

Бледно-фиолетовый

Малиново-красный

Жёлто-зелёный

2. Черника

Брусничный

Розово-сиреневый

Ярко-брусничный

Зелёно-жёлтый

3. Анютины глазки (синие)

Тёмно-сиреневый

Бледно-зелёный

Ярко-малиновый

Жёлтый

4. Герань красная

Бордово-красный

Бледно-розовый

Оранжево-красный

Тёмно-жёлтый

5. С добрым утром

Бордовый

Розово-сиреневый (бледный)

Ярко-красный

Жёлтый

6. Китайская роза

Бордовый

Бледно-сиреневый

Ярко-красный

Жёлто-зелёный

7. Клюква

Тёмно-красный

Розово-красный

Красный

Жёлто-зелёный

8. Королевская герань (розово-сиреневая)

Фиолетовый

Бледно-фиолетовый

Ярко-красный

Жёлто-зелёный

9. Глоксиния (темно-синяя)

Фиолетовый

Бледно серо-зелёный

Малиновый

Жёлто-коричневый

10. Анютины глазки (жёлтые)

Жёлтый

Бледно-жёлтый

Бледно-жёлтый

Ярко-жёлтый

11. Фиалка розовая

Бледно-жёлтый

Бледно-жёлтый

Бледно-розовый

Ярко-жёлтый

12. Календула

Жёлтый

Бледно-жёлтый

Жёлтый

Жёлтый


Изменение цвета водных настоев трав в различных средах
Таблица № 2

Исследуемый образец

Исходный цвет

Цвет в нейтральной среде

Цвет в кислой среде

Цвет в щелочной среде

1. Отвар календулы

Жёлтый

Бледно-жёлтый

Бледно-жёлтый

Бледно-жёлтый

2. Отвар зверобоя

Красно-коричневый

Бледно-жёлтый

Бледно-розовый

Ярко-жёлтый

3. Отвар душицы

Бледно коричнево-жёлтый

Бледно-жёлтый

Телесный

Ярко жёлтый

4. Отвар иван-чая

Бледно коричнево-жёлтый

Бледно жёлто-зелёный

Бледно-розовый

Жёлтый

Из полученных данных, которые приведены в таблицах № 1и № 2, можно сделать следующие выводы:



  1. Окраска вытяжек растительных индикаторов в различных средах более насыщенна, чем из отваров трав.

  2. Жёлтые пигменты не изменяют окраску в различных средах.

  3. В кислых средах окраска индикаторов меняется от бледно-розовой до ярко красной.

  4. В щелочных средах окраска индикаторов меняется от бледно-жёлтой, жёлто-зелёной до насыщенно жёлтой.

  5. Изменение цвета некоторых растительных индикаторов в различных средах можно увидеть в приложении.


2. 3. Приготовление индикаторных бумажек.
С помощью фильтровальной бумаги и вытяжек из растительных индикаторов мы приготовили индикаторные бумажки. Способ приготовления очень простой: на фильтровальную бумагу с помощью пипетки наносят раствор из вытяжки растительного индикатора, высушивают и повторяют процедуру ещё раз (рис. 9).

Рис. 9. Индикаторные бумажки Рис. 10. Изменение цвета

индикаторных бумажек для проб № 3, 4

Изменение цвета пропитанных индикаторных бумажек в различных средах соответствует изменению цвета вытяжки аналогичного растительного индикатора (рис.10).


2. 4. Эксперименты с искусственно-синтезированными

индикаторами.
В химических лабораториях используются индикаторы – иногда для определения тех или иных веществ, а большей частью, чтобы узнать кислотность среды, так как от этого свойства зависят и поведение веществ, и характер реакции.

В нашей школьной химической лаборатории имеются следующие искусственные индикаторы: фенолфталеин, тимоловый синий, метиловый оранжевый и лакмус. Мы рассмотрели их на изменение цвета в нейтральной среде, кислой и щелочной (рис. 11 – 14).



Рис. 11. Индикатор фенолфталеин Рис. 12. Индикатор лакмус



Рис. 13. Индикатор метилоранж Рис. 14. Индикатор тимоловый синий


Результаты эксперимента оформили в таблицу № 3.
Изменение цвета искусственных индикаторов в различных средах
Таблица № 3

Индикатор

Цвет в нейтральной среде

Цвет в кислой среде

Цвет в щелочной среде

1. Фенолфталеин

-

-

малиновый

2. Лакмус

фиолетовый

красный

синий

3. Метиловый оранжевый

оранжевый

красный

жёлтый

4. Тимоловый синий

синий

красный

синий

Из таблицы видно, что все индикаторы меняют свой цвет: в кислой среде на красный цвет (кроме фенолфталеина); в нейтральной имеют свой натуральный цвет, а в щелочной цветовая гамма сильно различается. Фенолфталеин меняет цвет раствора на малиновый, лакмус и тимоловый синий на синий, а метиловый оранжевый на жёлтый цвет.



Заключение
Если исследовать окружающий нас мир и более внимательно ко всему присмотреться, то можно собрать энциклопедию индикаторов, которая поможет нам ориентироваться в жизни. Индикаторов вокруг нас много, они помогают нам жить. Знание индикаторных способностей растений может помочь даже в приготовлении пищи. Например, хорошая хозяйка знает, что борщ становится ярко бордовым, если в него добавить уксус или лимонную кислоту.

На основании литературных данных и данных наших исследований мы сделали следующие выводы:



  • существуют научно обоснованные связи между определёнными растениями и месторождениями некоторых полезных ископаемых;

  • плодородие почвы можно определить по населяющим её растениям-индикаторам;

  • обеспеченность почвы определёнными химическими элементами можно выяснить по произрастанию некоторых видов растений;

  • по некоторым растениям можно определить глубину залегания грунтовых вод;

  • кислотность почвы, кислотность дождевой воды и многое другое можно определить с помощью растительных индикаторов;

  • в бытовых условиях лучше всего использовать в качестве индикаторов соки чёрной смородины, клюквы, черники, свеклы, так как они особенно ярко окрашены;

  • свойства растительных индикаторов сравнимы со свойствами универсальной индикаторной бумаги;

  • интенсивность индикаторов зависит от концентрации исследуемых растворов;

  • большинство растений-индикаторов в кислой среде изменяют свой цвет на красный, а в щелочной среде на жёлтый, жёлто-зелёный и синий;

  • жёлтые пигменты растений-индикаторов свою окраску в различных средах не изменяют.

Мир веществ – мир разнообразный, причудливый, таинственный.



Список литературы
1. Меженский В.Н. Растения-индикаторы. М: ООО «Издательство АСТ»; Донецк: «Сталкер», 2004 г.

2. Большая детская энциклопедия. Химия. М: Русское энциклопедическое товарищество, 2000 г.

3. Энциклопедия для детей. Том 17. Химия. М: Авента+, 2003 г.

Приложение
Изменение цвета растительных индикаторов в различных средах

Рис. 1. Анютины глазки Рис. 2. Черника

(сине-жёлтые)

Рис. 3. Анютины глазки синие Рис. 4. Герань красная



Рис. 5. Клюква Рис. 6. Королевская герань



Рис. 7. Фиалка розовая Рис. 8. Календула


Рис. 9. Отвар иван-чая Рис. 10. Отвар зверобоя





скачать файл



Смотрите также: