Индикаторы из природного сырья: получение и применение



В статье автор описывает способы получения растворов индикаторов из различных растений, проверяет с их помощью реакцию среды, делает вывод о возможности применения этих индикаторов в жизни.

Ключевые слова: природные индикаторы, приготовление раствора индикатора, краснокочанная капуста, раствор, куркума, индикатор, каркадэ, среда раствора.

Тема данной работы является актуальной, так как в последнее время возрос интерес к природному сырью. Широко применяют растения в пищевой промышленности (пищевые добавки, пищевые красители). По окраске растений и её интенсивности экологи определяют наличие вредных веществ в почве. На основании проведенной работы можно дать рекомендации по использованию растительного сырья для приготовления индикаторов в домашних условиях и примерной оценки величины рН, что актуально в случае отсутствия химического оборудования. Эти индикаторы можно применять в быту для определения кислотности продуктов и растворов моющих средств.

Информацию, полученную в этой работе, можно использовать на уроках химии и на уроках биологии. Эта работа полезна 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, краснокочанная капуста), ягоды голубики, чай «Каркадэ», куркума.

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.

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

Для начала я подготовила продукты и приготовила на их основе водные (рис.1) и спиртовые (рис.2) настои. Я дала растворам настояться в течение суток, чтобы продукты достаточно окрасили воду. Затем я профильтровала растворы и разлила по пробиркам. Каждый раствор был налит в три пробирки: 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. 1: 1. Краснокочанная капуста 2. Свекла 3. Чай каркаде 4. Голубика 5. Морковь 6. Куркума

Затем я взяла 12 пробирок и в первую половину налила соляную кислоту (кислая среда), а во вторую половину — гидроксид натрия (щелочная среда). После этого я по каплям добавила растворы. После этого сравнила цвет полученных растворов в первой и второй пробирке с изначальным цветом раствора.

Рис. 2. Окраска водных растворов в щелочной среде

Рис. 3. Окраска водных растворов в кислой среде

В ходе многочисленных опытов с водными отварами различных продуктов было выявлено следующее:

1. Практически все отвары и соки изменяют свой цвет при их взаимодействии с кислотами и основаниями.
2. Водный раствор из краснокочанной капусты при взаимодействии с кислотой стал розовым, а при взаимодействии с щелочью стал салатовым (рис2,3 № 1)
3. Водный раствор из свёклы при взаимодействии с кислотой стал светло-фиолетовым, а при взаимодействии с щелочью стал бледно-желтым. (рис 2,3 № 2)
4. Водный раствор из чая «Каркаде» при взаимодействии с кислотой стал ярко-красным, а при взаимодействии с щелочью стал темно-зеленым. (рис 2,3 № 3)
5. Водный раствор из голубики при взаимодействии с кислотой стал бледно-розовым, а при взаимодействии с щелочью стал желтым (рис 2,3 № 4)
6. Водный раствор из моркови при взаимодействии с кислотой стал очень бледно-розовым, а при взаимодействии с щелочью стал полупрозрачным (рис 2,3 № 5)
7. Водный раствор из куркумы при взаимодействии с кислотой стал темно-оранжевым, а при взаимодействии с щелочью стал светло-желтым (рис 2,3 № 6)

Я решила приготовить спиртовые растворы этих же продуктов. Я залила продукты этиловым спиртом и дала им настояться в течение двух дней.

Рис. 4: 1. Голубика 2. Морковь 3. Краснокочанная капуста 4. Свекла

Результаты наблюдения изменения окраски спиртовых растворов приведены в таблице (табл 1).

Таблица 1

Продукт для приготовления спиртового раствора	Щелочная среда	Нейтральная среда	Кислая среда	Фотография
Голубика	темно-зеленый	фиолетовый	розовый
Морковь	желтый	желтый	бледно-желтый
Краснокочанная капуста	салатовый	коричневый	красный
Свекла	бледно-зеленый	малиновый	темно-оранжевый
Куркума	оранжевый	светло-коричневый	бледно-оранжевый

В результате было выявлено следующее (табл1):

1. Спиртовой раствор из краснокочанной капусты при взаимодействии с кислотой стал красным, а при взаимодействии с щелочью стал салатовым
2. Спиртовой раствор из свёклы при взаимодействии с кислотой стал темно-оранжевым, а при взаимодействии с щелочью стал бледно-зеленым.
3. Спиртовой раствор из голубики при взаимодействии с кислотой стал розовым, а при взаимодействии с щелочью стал темно-зеленым
4. Спиртовой раствор из моркови при взаимодействии с кислотой стал бледно-желтым, а при взаимодействии с щелочью стал желтым
5. Спиртовой раствор из куркумы при взаимодействии с кислотой стал бледно-оранжевым, а при взаимодействии с щелочью стал оранжевым

В ходе наблюдения за изменением окраски растворов было обнаружено, что лучшим индикатором среды служат растворы краснокочанной капусты и голубики. Они изменяют окраску на контрастные цвета. Свёкла, каркаде также изменяют цвет и в щелочной, и в кислой среде, однако эти изменения выражены слабее. Раствор моркови слабо изменяет цвет и не рекомендуется для использования в качестве индикатора.

Через несколько дней цвет большинства водных растворов потускнел. При сравнении выяснила, что спиртовые растворы более устойчивы, так как водные растворы при длительном хранении плесневеют. Лучшими индикаторами среди спиртовых растворов являются растворы краснокочанной капусты, голубики и свёклы, которые изменили окраску в каждой среде. Раствор моркови слабо поменял цвет, поэтому брать его не рекомендуется.

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 химическими индикаторами (лакмус, фенолфталеин, метилоранж), можно использовать в качестве индикаторов для определения среды раствора Лучшим индикатором оказались водные растворы краснокочанной капусты, голубики: они наиболее выраженно изменял и окраску. Именно их я советую брать в качестве индикаторов.

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. Аликберова Л. Занимательная химия: Книга для учащихся, учителей и родителей. — М.: АСТ — ПРЕСС, 1999.
2. Большая советская энциклопедия.- М.: «Советская энциклопедия», 1970.
3. Булычев К. Сто лет тому вперед: Фантастические повести. — Л.: Лениздат 1991.
4. Мартыненко Б. В. Химия: кислоты и основания: Пособие для учащихся 8–11 кл. общеобразоват. учреждений.- М.: Просвещение, 2000.
5. Смирнов Ю. И. Мир химии.- СПб.: ИКФ «М и М. Экспресс», 1995.
6. Энциклопедический словарь юного химика. М. «Педагогика», 1990.
7. https://ru.wikipedia.org/wiki/ %D0 %9B %D0 %B0 %D0 %BA %D0 %BC %D1 %83 %D1 %81