Приготовление индикаторов из природного сырья

В статье автор описывает получение растворов индикаторов из природного сырья (различных растений), определяет с их помощью реакцию среды, делает вывод о применении этих индикаторов в повседневной жизни.

Ключевые слова: природные индикаторы, приготовление раствора индикатора, краснокочанная капуста, раствор, шелуха лука, индикатор, раствор моркови, среда раствора.

Тема данной работы является актуальной, так как в последнее время возрос интерес к растениям в связи с их применением в различных областях (химия, биология, экология, медицина). Широкое применение растения нашли в пищевой промышленности (пищевые добавки, пищевые красители). По окраске растений и её интенсивности экологи определяют наличие вредных веществ в атмосферном воздухе и почве. На основании проведенных исследований можно дать рекомендации по использованию отваров растительного сырья для примерной оценки величины рН, что актуально в случае отсутствия специального оборудования. По окраске приготовленных растворов и её интенсивности возможно определить наличие избытка кислот или щелочей в продуктах питания и моющих средствах. Информацию, полученную в этой работе, можно использовать как на уроках химии, так и на уроках биологии. 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, которая влияет на урожайность овощей и фруктов.

Задачи: приготовить растворы индикаторов из различного сырья, определить среду растворов растительными индикаторами, сравнить индикаторы, полученные различными способами.

Предметы исследования: овощи (морковь, свёкла, укроп, лук, краснокочанная капуста), ягоды (черника, вишня).

Гипотеза: растения можно использовать в качестве индикаторов.

Химические индикаторы — это вещества, изменяющие свою окраску в зависимости от среды раствора.

В химических лабораториях чаще всего используются три индикатора. Это фенолфталеин, лакмус и метиловый оранжевый (метилоранж). Они изменяют цвет в зависимости от кислотности среды (показателя pH) и называются кислотно-основными индикаторами, или pH-индикаторами.

Фенолфталеин и метилоранж — это сложные органические вещества. Первый получается путём конденсации фенола и фталевого ангидрида (рис.1) при температуре 105–110 ⁰ С в присутствии ZnCl ₂ или концентрированной серной кислоты. Второй содержит в своём составе азот и является солью натрия (рис. 2).

Рис. 1 Фталевый ангидрид Рис. 2 Строение метилоранжа

Лакмус производится из растительного сырья, а именно, из некоторых видов лишайника: Roccella tinctoria (о-ва Кабо-Верде, Канарские о-ва, Мадейра, Азорские о-ва, западное побережье Южной Америки), Roccella fuciformis (Ангола и Мадагаскар), Roccella pygmaea (Алжир), Roccella phycopsis , Lecanora tartarea (Норвегия, Швеция), Variolaria dealbata (Пиренеи и Аверн), Ochrolechia parella (северо-запад Атлантического побережья Европы), Parmotrema tinctorum (Канарские острова), из различных видов рода Parmelia , Dendrographa leucophoea (США, Калифорния). Основными производителями лакмуса являются Мозамбик и США. [4]

Соки некоторых овощей и фруктов также обладают свойствами индикаторов и могут служить показателем pH среды.

Для начала я подготовила ягоды и натёрла овощи. Часть из них я залила кипятком, а часть — отложила для приготовления спиртовых растворов (рис. 3). Я дала водным растворам настояться в течение двух дней, чтобы овощи и ягоды достаточно окрасили воду. Затем я профильтровала растворы и разлила по пробиркам. Каждый раствор был налит в три пробирки (рис. 4): пробирка № 1 использовалась в качестве образца для сравнения, в пробирку № 2 я добавила раствор NaOH (гидроксид натрия), № 3 — раствор HCl (соляная кислота) и пронаблюдала за изменением окраски индикаторов.

Рис. 3Рис. 4

Таблица 1

В ходе наблюдения за изменением окраски растворов было обнаружено, что лучшим индикатором среды служит раствор краснокочанной капусты. Он изменяет окраску на контрастные цвета: в щелочной среде становится зелёным, в кислой — красным. Вишня, свёкла, укроп также изменяют цвет и в щелочной, и в кислой среде, однако эти изменения слабо выражены. Было установлено, что растворы моркови, шелухи лука и черники являются хорошими индикаторами только для определения щелочной среды. Раствор моркови слабо изменяет цвет и не рекомендуется для использования в качестве индикатора.

Через несколько дней щелочной раствор черники стал коричневым, а краснокочанной капусты — жёлтым. Все остальные индикаторы больше не меняли окраску. что свидетельствует об их стойкости. Однако, стоит отметить, что цвет большинства растворов потускнел.

Я решила приготовить спиртовые растворы этих же продуктов. Я залила заранее отложенные овощи и ягоды этиловым спиртом и дала им настояться (рис.5). Сравнение водных растворов индикаторов со спиртовыми приведено в таблице (табл. 2).

Рис. 5.

Таблица 2

Через два дня я разлила спиртовые растворы по пробиркам и добавила в пробирку № 2 — щёлочь, № 3 — кислоту. Результаты наблюдения приведены в таблице (табл. 3).

Таблица 3

Спустя некоторое время после проведения эксперимента щелочной раствор краснокочанной капусты изменил цвет на коричневый.

В ходе проделанной работы я получила водные и спиртовые растворы индикаторов из природного сырья, исследовала и сравнила их поведение в различных средах; подтвердила свою гипотезу о том, что растения, наряду с привычными индикаторами (лакмус, фенолфталеин, метилоранж), можно использовать в качестве индикаторов для определения среды раствора. Лучшим индикатором оказался водный раствор краснокочанной капусты: он наиболее выраженно изменял окраску. Именно его я советую брать в качестве индикатора. Полученные данные были занесены в таблицы (табл. 1 и 3). Растительные индикаторы можно использовать для определения среды раствора в домашних условиях, так как он легкодоступны практически каждому, нетоксичны. Из любого ярко окрашенного продукта можно приготовить природные индикаторы в домашних условиях, если это необходимо для определения кислотности

Литература:

1. Гришин Б. Невидимки служат человеку М. «Просвещение», 1993
2. Леенсон И. Тайная жизнь химических веществ, М. АСТ
3. Аликберова Л. Ю. Занимательная химия. М. АСТ -ПРЕСС, 2002
4. www.alhimikov.net/himerunda/indikatory
5. https://ru.wikipedia.org/wiki/ %D0 %9B %D0 %B0 %D0 %BA %D0 %BC %D1 %83 %D1 %81