Доклад на тему природные индикаторы
Обновлено: 08.07.2024
- Для учеников 1-11 классов и дошкольников
- Бесплатные сертификаты учителям и участникам
Исследование свойств природных индикаторов
Елисеева Л.А. учитель
химии, высшей квалиф.
категории по должности
. Параграф 1. Химические индикаторы. История образования индикаторов. ………………………………………………………………………… 5-7
. Параграф 2. Природные ферменты – флавониды……………… 8 -10
1.3. Параграф 3. Области применения природных индикаторов в народном хозяйстве и быту…………………………………………………………11-12
ГЛАВА II . ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ЧАСТЬ.
2.1. Параграф 1. Получение растворов синтетических индикаторов и исследование их свойств……………………………………………………………………13
2.2. Параграф 2. Получение растительных индикаторов………………14
2.3. Параграф 3. Исследование окраски полученных растительных индикаторов в кислой и щелочной среде…………………………………………15
2.4. Исследование кислотно-основных свойств растворов веществ, применяемых в быту. …………………………………………………………………………16
2.5. Результаты исследований …………………………………………………….17 -18
Мы живем в удивительном мире. Удивительное встречается на каждом шагу и стало для нас уже обыденным и привычным. Например, растения, которые радуют нас своей красотой и разнообразием. Если углубится в их внутренний мир, то можно установить связь с такими науками как химия, биология и даже медицина. Каждый из нас знает, как трудно вывести с одежды пятна растительного происхождения. Под воздействием различных средств, эти пятна меняют свою окраску, и это напоминает урок химии, на котором исследовали различные вещества с помощью индикаторов.
Индикаторы - это вещества, которые изменяют цвет в зависимости от среды раствора.
Значит в плодах растений, листьях и цветах содержатся природные красители, которые под действием щелочных растворов меняют свой цвет на синий или фиолетовый, а от действия кислоты становятся красными.
Возникает вопрос - что это за природные индикаторы, которые содержатся в плодах и ягодах? Какими свойствами они обладают?
Целью нашей работы является: доказать наличие природных индикаторов в разных частях растений и изучить их свойства.
Для проведения работы мы
- изучили литературу по данной теме;
- исследовали природные объекты на наличие индикаторов;
- доказали индикаторные свойства растений;
Актуальность работы заключается в том, что интерес к растениям в настоящее время возрос в связи с тем, что их шире стали применять в различных областях науки (химия, биология, медицина, экология).
Например: по окраске растений можно определить наличие вредных веществ в атмосферном воздухе и почве, определить
кислотность почвы на садовом участке, что определяет урожайность плодов и ягод. Объектами исследования явились свежезамороженные ягоды вишни, черники, смородины, малины, брусники, клубники, а также сок столовой свеклы, краснокочанной капусты, сок красного
Для достижения поставленной цели были использованы следующие методы исследования: анализ, сравнение, химический эксперимент.
Нужную информацию мы находили в книгах, периодических изданиях, интернете.
Данная тема хорошо освещена, поэтому была проведена большая работа, связанная с отбором и систематизацией информации.
Химические индикаторы. История образования индикаторов.
Индикаторы-вещества, позволяющие следить за составом среды или за протеканием химической реакции. На сегодняшний день в химии известно большое количество различных индикаторов как химических, так и природных.
К химическим индикаторам относятся такие как, кислотно – основные (фенолфталеин, лакмус, метиловый оранжевый) - они изменяют свой цвет в зависимости от среды раствора, универсальные, 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, причем окисленная и восстановленная форма имеют разные окраски. Например окисленная форма дифениламина имеет фиолетовую окраску, а восстановленная – бесцветную.
Некоторые вещества адсорбируются на поверхности осадка, изменяя его окраску, такие индикаторы называются адсобционными. Адсорбционные индикаторы – вещества, способные адсорбироваться на поверхности осадка и менять при этом окраску или интенсивность люминисценции. Эти индикаторы, как правило обратимы и используются в осадительном титровании.
Широкое распостранение получили комплексонометрические индикаторы – вещества, образующие с ионами металлов окрашенные комплексные соединения.
При определении мутных или окрашенных растворов, в которых практически не возможно заметить изменение окраски обычных кислотно – основных индикаторов используются флуоресцентные индикаторы. Они светятся разным цветом в зависимости от рН раствора. При этом важно,
что свечение индикатора не зависит от прозрачности и собственной окраски раствора.
Самыми устойчивыми и востребованными в лабораториях химии являются кислотно-основные индикаторы.
Кислотно-основные индикаторы это вещества, окраска которых изменяется в зависимости от изменения величины рН раствора. К индикаторам предъявляются определенные требования:
окраска индикатора при близких значениях рН должна явно отличаться;
изменение цвета индикатора должно происходить резко в небольшом интервале значений рН;
окраска индикатора должна быть возможно более интенсивной. Хорошо известные нам лакмус и метиловый оранжевый относятся к двухцветным индикаторам, так как обе формы их существующие в растворе окрашены. Фенолфталеин – одноцветный индикатор, у него окрашена только одна форма, другая - бесцветная.
Самый известный и используемый в химии растительный кислотно-основный индикатор - лакмус. Это красящее вещество, которое добывалось из лишайников и использовалось уже в Древнем Египте и в Древнем Риме как фиолетовая краска и применяли в качестве заменителя дорогостоящего пурпура. Позже в 1663 году лакмус был открыт официально. Его изготовляли из лишайника, растущего на скалах в Шотландии.
Известен следующий исторический факт:
« В лаборатории известного английского ученого физика и химика Роберта Бойля, как обычно, кипела напряженная работа: горели свечи, в ретортах нагревались разнообразные вещества. В кабинет к Бойлю вошел садовник и поставил в углу корзину с темно-фиолетовыми фиалками. В это время Бойль собирался проводить опыт по получению серной кислоты. Восхищенный красотой и ароматом фиалок ученый, захватив с собой
1.2. Природные ферменты - флавониды.
Наблюдения за природой использовались с древности и в настоящее время это самый верный и доступный способ для установления истины открытий.
Многие растения меняют свой цвет в зависимости от кислотности клеточного сока. Природные пигменты - флавониды, можно разделить на каротониды, ксантофиллы, антоцианы. Они определяют соответственно желтую, оранжевую, красную, синюю, фиолетовую окраску растений. Нас интересуют природные сегменты - антоцианы. Строение их было установлено в 1913 году английским химиком Р. Робинсоном. Антоцианы придают фиолетовый, синий, коричневый, красный или оранжевый цвета плодам и содержатся в большом количестве в малине, клубнике, землянике, вишне, сливе, краснокочанной капуст, черном винограде, свекле, чернике, голубике, клюкве и т.д.
Образованию антоцианов благоприятствует низкая температура, интенсивное освещение.
Их индикаторные свойства проявляются в том, что в кислой среде они имеют красный цвет, в щелочной - зелено-желтый цвет, а в нейтральной приобретают пурпурную окраску. Именно антоцианы определяют цвет осенних листьев (включая красный), т.к. они не присутствуют в листьях до тех пор, пока в листьях не начнет снижаться уровень хлорофиллов. В это время в растениях начинают синтезироваться антоцианы.
Химические и физические свойства антоцианов
Почему пигмент антоциан в разных растениях проявляется разными оттенками?
Это зависит от того, какой ион входит в состав молекул. Например, ион калия придает антоцианам ярко-красный или даже пурпурный цвет, а синевы добавляют ионы кальция и магния. Если в одном и том же растении присутствуют молекулы с ионами калия и магния, то его окраска выглядит фиолетовой или сизой.
Кислотность биологической среды тоже влияет на оттенок пигмента антоциана. Проще говоря, чем кислее фрукт или ягода, тем они синее. Соответственно, чем слаще плод, тем он краснее. Именно этому интересному свойству антоцианов черника обязана своим вязким и кислым вкусом. Собственно, то же самое можно сказать обо всех болотных и лесных ягодах.
Климатический фактор оказывается влияние на скорость и количество образования пигмента антоциана в листве и плодах растений. Вот почему виноград, выращенный, например, на Кавказе, где сухо и солнечно все лето, обладает таким сладким вкусом и насыщенным цветом, а тот, что растет в садах средней полосы России, все равно получается кисловатым и сизым, как за ним ни ухаживай. Каждый из знаменитейших виноградников России, Молдовы, Франции, Греции, Италии славится своими неповторимыми сортами.
Чем же так полезны антоцианы?
Примечательно, что этот природный пигмент не может синтезироваться организмом человека. Но мы в нем очень нуждаемся: необходимо получать не менее 200 мг этого вещества каждый день. А если человек болеет, то ему рекомендуется употреблять до 300 мг антоцианов в сутки. Накопить их про запас тоже не получится: вещество быстро выводится из организма. Остается только регулярно кушать фрукты и ягоды, богатые антоцианами.
Антибиотические свойства антоцианов позволяют рекомендовать их в качестве средства против простудных заболеваний, а также для общего укрепления иммунитета. По тому эффекту, который оказывает пигмент антоциан на здоровье человека, он похож на витамин Р, они поддерживают нормальное состояние кровяного давления и сосудов, предупреждая внутренние кровоизлияния. Антоцианы требуются клеткам головного мозга, улучшают память.Болотные ягоды, в частности черника, являются признанными лидерами по содержанию антоцианов. Мы знаем, что черника очень полезна для зрения. Об этом слышали все, но не все могут объяснить механизм ее благотворного воздействия на глаза.
А оказывается все дело в том, что антоцианы укрепляют сетчатку,препятствуют ломкости капилляров, нормализуют внутриглазное давление и помогают бороться с усталостью глаз.
Сравнительно недавно было установлено, что антоцианы являются мощными антиоксидантами, которые сильнее в 50 раз витамина С. Они связывают свободные радикалы и препятствуют преждевременному старению клеток человеческого организма. Поэтому регулярное употребление фруктов и ягод, богатых этим природным пигментом, продлевает нам жизнь.
Работа представлена в рамках школьного научного общества.
| Вложение | Размер |
|---|---|
| shno_indikatory_k_vypusku.docx | 42.69 КБ |
Предварительный просмотр:
Тема: Природные индикаторы
1.2. Понятия об индикаторах…………………………………6-8……………….
1.3. Классификация школьных индикаторов и способы их использования …. 9
1.4. Водородный показатель……………………………………9-10
2.1. Методика изготовления природных индикаторов…………. 11
2.2. Исследование среды растворов растительными индикаторами……12
2.3. Исследование среды продуктов питания………………………13
2.4. Исследование среды моющих средств……………………. 13
Список литературы с указанием страниц …………………………16
Природа – это уникальное творение Вселенной. Этот мир красив, таинственен и сложен. Данная работа посвящена уникальным свойствам растений, которые не перестают удивлять человечество каждый раз. Меня заинтересовали такие вещества, как растения - индикаторы.
Я решила выяснить: можно ли в качестве индикаторов использовать те растительные природные материалы, которые есть в нашей местности.
Индикаторы (от английского indicate- указывать) – это вещества, которые изменяют свой цвет в зависимости от среды раствора. С помощью индикаторов можно определить среду раствора.
Актуальность темы в том, что в настоящее время возрос интерес к растениям в связи с их применением в различных областях науки, таких как химия, биология, экология, медицина. Например, по окраске растений и её интенсивности экологи определяют наличие вредных веществ в атмосферном воздухе и почве. В продаже появляются пищевые добавки – красители, тысячи лекарственных препаратов, сделанных из новых полимеров, качественно отличающихся от природных. Широкое распространение получила пищевая индустрия на основе технологии глубокой химической переработки натуральных продуктов, а также производство генетически изменённых злаков, овощей и фруктов. 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 растений и еѐ
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 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, которая влияет на урожайность овощей и фруктов.
• Изучить понятие об индикаторах;
• Ознакомиться с их открытием и выполняемыми функциями;
• Научиться выделять индикаторы из природных объектов;
• Исследовать действие природных индикаторов в различных средах;
• Изучение научно-популярной литературы;
• Получение растворов индикаторов и работа с ними.
-Изучение научно – популярной литературы
-Получение растворов индикаторов и работа с ними
Если растения изменяют цвет в различных средах, то их можно использовать в качестве индикаторов
- Приготовить растворы индикаторов, которые бы указывали на присутствие кислоты или основания
- Исследовать среды растворов растительными индикаторами
Предметы исследования: свекла, чай, виноградный сок, моющие средства, продукты питания
1.1. Природные красители.
Первые краски люди получали из цветов, листьев, стеблей и корней растений. С давних пор русские крестьяне пользовались растительными красителями, они окрашивали шерсть и льняные ткани в различные цвета. Для получения краски размельчённые части растений обычно кипятили в воде и полученный раствор выпаривали до густого или твёрдого осадка. Затем ткани кипятили в растворе красителя, добавляя для прочности окраски соду и уксус.
Главной составной частью краски является краситель. Краситель – это красящее химическое соединение, придающее материалу определённый цвет.
Использование природных красителей было известно ещё за 3000 лет до нашей эры. В прежние времена органические красители добывались исключительно из организмов животных и растений. Например, из листьев тропического растения индигоферы, растущего в Индии, выделяли фиолетово – синий краситель – индиго. Из листьев рода лавсония (хенна) семейства дербенниковых и поныне выделяют хну – краску красно – оранжевого цвета, хну зелёного цвета получают из высушенных и протертых листьев калины, которые широко используют для укрепления и окраски волос. Для окрашивания шёлка, бумаги, древесины и пищевых продуктов китайцы с древних времён используют краситель куркумин, содержащийся в корневищах и стеблях растений рода куркума (карри). В России издавна для крашения тканей, яиц на пасху используют шелуху лука, листвяную кору, берёзовые веники, сон – траву (подснежники); цветки ноготков, ягоды можжевельника и другие красители, выделяемые из растений, произраставших в наших климатических условиях.
Пигменты, в биологии – окрашенные вещества тканей организмов, участвующих в их жизнедеятельности. Обусловливают окраску организмов; у растений участвуют в фотосинтезе (хлорофиллы, каротиноиды), у животных – в тканевом дыхании (гемоглобины), в зрительных процессах (зрительный пурпур), защищают организм от вредного действия ультрафиолетовых лучей (у растений – каротиноиды, флавоноиды, у животных – главным образом меланины). Некоторые пигменты применяют в пищевой промышленности и медицине.
Неорганические пигменты делятся на природные и искусственные (сажа, ультрамарин, белила и др.). Краски минеральные ( природные), природные пигменты (охры, жёлтый сурик, киноварь, мумие, мел, ляпис – лазурь и др.), используемые для окраски материалов.
Растительные краски не хранятся долго, как анилиновые, поэтому их не применяют в промышленности. Красители используют не только для окраски тканей, но и для приготовления напитков, кремов, карамели. Многие овощи обязаны своей окраской пигментам – каротиноидам. Многочисленные представители семейства каротинов отличаются друг от друга составом и строением молекул, что влияет на оттенки их окраски, но у всех у них есть одно общее свойство – растворимость в жирах.
С развитием химии природные красители стали вытеснять синтетическими. В ниши дни насчитывается более 15000 красителей самых различных оттенков принадлежащих к рахным классам соединениям.
1.2. Понятие об индикаторах.
Самым первым появился кислотно-основной индикатор лакмус. Лакмус – водный настой лакмусового лишайника, растущего на скалах в Шотландии.
Впервые индикаторы обнаружил в 17 веке английский физик и химик Роберт Бойль. Бойль проводил различные опыты. Однажды, когда он проводил очередное исследование, зашёл садовник. Он принёс фиалки. Бойль любил цветы, но ему необходимо было проводить эксперимент. Бойль оставил цветы на столе. Когда учёные закончил свой опыт он случайно посмотрел на цветы, они дымились. Чтобы спасти цветы, он опустил их в стакан с водой. И – что за чудеса – фиалки, их темно – фиолетовые лепестки, стали красными. Бойль заинтересовался и проводил опыты с цветками. В некоторых стаканах цветы немедленно начинали краснеть. Учёный понял, что цвет фиалок зависит от того, какой раствор находится в стакане, какие вещества содержатся в растворе.
Лучшие результаты дали опыты с лакмусовым лишайником. Бойль опустил в настой лакмусового лишайника обыкновенные бумажные полоски.
Дождался, когда они пропитаются настоем, а затем высушил их.
1.3. Классификация школьных индикаторов и способы их использование.
Индикаторы имеют различную классификацию. Одни из самых распространенных – кислотно-основные индикаторы, которые изменяют цвет в зависимости от кислотности раствора. В наше время известны несколько сот искусственно синтезированных кислотно-основных индикаторов, с некоторыми из них можно познакомиться в школьной химической лаборатории.
Фенолфталеин (продается в аптеке под названием "пурген") - белый или белый со слегка желтоватым оттенком мелкокристаллический порошок. Растворим в 95 % спирте, практически не растворим в воде. Бесцветный фенолфталеин в кислой и нейтральной среде бесцветен, а в щелочной среде окрасится в малиновый цвет. Поэтому фенолфталеин используется для определения щелочной среды.
Метиловый оранжевый - кристаллический порошок оранжевого цвета. Умеренно растворим в воде, легко растворим в горячей воде, практически нерастворим в органических растворителях. Переход окраски раствора от красной к желтой.
Лакмоид (лакмус) - порошок черного цвета. Растворим в воде, 95 % спирте, ацетоне, ледяной уксусной кислоте. Переход окраски раствора от красной к синей.
Индикаторы обычно используют, добавляя несколько капель водного или спиртового раствора, либо немного порошка к исследуемому раствору.
Другой способ применения - использование полосок бумаги, пропитанных раствором индикатора или смеси индикаторов и высушенных при комнатной температуре. Такие полоски выпускают в самых разнообразных вариантах - с нанесенной на них цветной шкалой - эталоном цвета или без него.
Если нет настоящих химических индикаторов, для определения кислотности среды можно успешно применять… домашние, полевые и садовые цветы и даже сок многих ягод – вишни, чёрноплодной – рябины, смородины. Розовые, малиновые или красные цветы герани, лепестки пиона или цветного горошка станут голубыми, если опустить из в щелочной раствор.
Все краски растений, от оранжевой и красной до
синей, определяется наличием пигментов группы антоцианов .
обладают хорошими индикаторными свойствами. Они входят в
состав всех окрашенных частей растения.
Антоцианы – это пигментные вещества, относящиеся к
биохимической группе гликозидов. Именно они окрашивают в фиолетовый,
синий, сизый и темно-красный цвета листву и плоды многих растений. В
очень небольшом количестве антоцианы присутствуют даже в тех растениях,
цвет которых далек от фиолетового и красного. Например, в грушах, бананах
и картофеле тоже есть этот природный пигмент. Но лидерами по содержанию
антоцианов являются ягоды: ежевика, черника, голубика, бузина, клюква,
черноплодная рябина, ирга. В садовой вишне тоже есть антоцианы, притом
их больше в темных и кислых сортах, чем в сладких и ярко-красных
Антоцианы имеют огромное биохимическое значение. Они являются мощными антиоксидантами, которые сильнее в 50 раз витамина С. Образуя комплексы с радиоактивными элементами которые губительно действуют на наш организм, антоцианы способствуют быстрому выведению их из организмов. Таким образом, антоцианы являются гарантами долгой и здоровой жизни клеток, а значит, продлевают и нашу жизнь. Они оказывают защитное действие на сосуды, уменьшая их ломкость, помогают снизить уровень сахара в крови, улучшают память. Поступая в организм человека с фруктами и овощами, антоцианы проявляют действие, схожее с витамином Р, они поддерживают нормальное состояние кровяного давления и сосудов, предупреждая внутренние кровоизлияния.
Антоцианы обладают уникальными свойствами – подавляют рост опухолей. Так, например недавние исследования показали, что употребление антоцианов в пищу помогает сократить риск заболевания раком пищевода и прямой кишки.
Приготовленные из растений, содержащих антоцианы, водные и подкисленные настои в течение нескольких часов уничтожали бактерии дизентерии и брюшного тифа. Антоцианы помогают предотвратить развитие катаракты и в целом оказывают благоприятное воздействие на весь организм. Поэтому овощи и фрукты ярких цветов считаются полезными для организма
Кроме медицины антоцианы также используются и в других областях народного хозяйства. Например, в сельском хозяйстве, для оценке химического состава почвы, степени её плодородия, при разведке полезных ископаемых. Добавив в антоциановый раствор горсть земли, можно сделатьзаключение о ее кислотности, так как на одной и той же почве в зависимости от ее кислотности один вид растений может давать высокий урожай, а другие будут угнетенными.
Или взять хотя бы всем известный картофель. Он имеет различную окраску кожуры, глазков, проростков и мякоти: белую, желтую, розовую, красную, синюю, темно-фиолетовую и даже черную. Различие окраски картофеля зависит от содержащихся в нем пигментов: белая - от бесцветных лейкоантоцианов или катехинов, желтая - от флавонов и флавоноидов, красная и фиолетовая - от антоцианов. Окрашенные клубни картофеля, как правило, богаче необходимыми для нашего организма веществами. Так, например, клубни с желтой мякотью имеют повышенное содержание жира, каротиноидов, рибофлавина и комплекса флавоноидов.
За счет способности антоцианов менять свою окраску можно наблюдать изменение цвета клубней картофеля в зависимости от применения минеральных удобрений и ядохимикатов. При внесении фосфорных удобрений картофель становиться белым, сульфат калия придаёт розовый цвет. Окраска клубней меняется под влиянием ядохимикатов, содержащих медь, железо, серу, фосфор и другие элементы.
Такими свойствами обладают и другие растения содержащие природные индикаторы. Что позволяет оценить экологическую обстановку. При экологическом мониторинге загрязнений, использование растений содержащих природные индикаторы часто дает более ценную информацию, чем оценка загрязнения приборами. К тому же такой способ мониторинга состояния окружающей среды проще и экономичнее. Растительные индикаторы можно использовать и в быту:
• определять среду растворов различных средств бытовой химии и косметических средств
1.4. Водородный показатель.
Водородный показатель (pH) – это величина, характеризующая концентрацию ионов водорода в растворе.
Понятие, свойства, назначение и история открытия индикаторов. Лакмус как самый известный кислотно-основной индикатор. Антоцианы, их свойства, особенности растений, содержащих антоцианы. Возможность использования природных объектов в качестве индикаторов.
| Рубрика | Химия |
| Вид | реферат |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 23.02.2016 |
| Размер файла | 495,6 K |
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
СОДЕРЖАНИЕ
1.2 Антоцианы
2.1 Особенности фиалки и леканоры
2.2 Особенности растений содержащих антоцианы
2.3 Исследования природных объектов на возможность использования их в качестве индикаторов
Цель работы: изучение природных индикаторов их свойств и применение.
Объект исследования: разные части растений и их экстракты.
Задачи исследования: доказать возможность использования экстрактов плодов растений в качестве химических индикаторов.
Лимонная кислота, уксус, нашатырный спирт, известь, аскорбиновая кислота, щавелевая кислота - вещества, часто встречающиеся в быту. Среди кислот и щелочей много опасных, агрессивных веществ, способных вызвать тяжелые химические ожоги. Многие растворы кислот и щелочей бесцветны, не имеют запаха, их нельзя пробовать на вкус. Как же различить эти вещества? Определить какими именно свойствами обладает вещество можно с помощью растений обладающих индикаторными свойствами, которые можно использовать в различных сферах.
Индикаторы - это вещества, которые изменяют свой цвет в зависимости от среды раствора.
Актуальность темы 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 или определить кислотность почвы на участке. Растворы растительных индикаторов можно приготовить самостоятельно и применять в химической лаборатории и домашних условиях при необходимости определения среды раствора. Свойства растворов индикаторов зависит от способа получения;
Растворы индикаторов надо готовить прямо перед опытом, потому что они быстро портятся.
индикатор лакмус антоциан природный
1.1 Лакмус
Лакмус -- красящее вещество природного происхождения, один из первых и наиболее широко известных кислотно-основных индикаторов.
Впервые индикаторы обнаружил в 17 веке английский химик и физик Роберт Бойль.
Фактически природный лакмус представляет собой сложную смесь 10--15 различных субстанций.
Для получения лакмуса растительное сырьё измельчают до порошкообразного состояния и в течение нескольких недель вымачивают в содово-аммиачном растворе (сода или поташ + NH4OH) при постоянном перемешивании. После отделения осадка полученный продукт высушивается и размалывается. В результате образуется порошок. Прессовка осадка с гипсом или мелом позволяет получить легко крошащиеся блоки готового сухого лакмуса.
1.2 Антоцианы
Антоцианы - это одни из самых распространённых пигментов в растительном царстве. Известно большое количество природных объектов, богатых антоцианами: анютины глазки, малина, вишня, земляника, краснокочанная капуста, черника, клюква, клубника, черный виноград и многие другие (приложении 2). Они образуются в процессах гидролиза крахмала и по своему происхождению являются безазотистыми соединениями, близким к глюкозидам - соединениям сахара с неуглеводной частью.
Строение антоцианов установлено в 1913 немецким биохимиком Р. Вильштеттером. Все они имеют С15-углеродный скелет -- два бензольных кольца А и В, соединенные С3-фрагментом, который с атомом кислорода образует г-пироновое кольцо. При этом от других флавоноидных соединений антоцианы отличаются наличием положительного заряда и двойной связи в С-кольце. Известно более 500 индивидуальных антоциановых соединений, и число их постоянно увеличивается. При всем их огромном многообразии антоциановых соединений выделяют лишь шесть основных производных антоцианидинов: пеларгонидина, цианидина, пеонидина, дельфинидина, петунидина и мальвидина, которые отличаются боковыми радикалами R1 и R2 (приложение 1). Антоцианы придают тканям растений фиолетовую, синюю, красную, оранжевую и другие окраски. Эта окраска зависит от рН клеточного содержимого, и потому может меняться при созревании плодов, отцветании цветков -- процессах, сопровождающихся закислением клеточного содержимого. При этом окраска растений изменяется от зелёных до красных и синих цветов. Антоцианы хорошо растворимы в воде и присутствуют в соке вакуолей. Диапазон цветов изменяется благодаря наличию в растениях в основном трёх моделей антоцианов, различных между собой числом гидроксильных групп: пеларгонидин (красный), цианидин (фиолетовый) и дельфинидин (синий). Красный пеларгонидин содержится в цветках герани, плодах земляники, корнеплодах редиса. Цианидин находится в цветках тюльпанов, васильков, плодах черной смородины, ежевики. Дельфинидин определяет окраску цветков гиацинта, плодов баклажана, граната.
Существует ряд факторов, которые влияют на содержание антоцианов в сырье или продукте: разбавление или концентрирование, кислотность среды (рН), температура, действие окислителей, ферментов, ионов металлов, продолжительность хранения.
Вывод:
На первый взгляд, "хобби" к цветам было совершенно бесполезным и ничем не могло помочь Бойлю в его настоящей профессии, но ошибочно, что увлечения и наука не взаимосвязаны. Если бы Бойль не любил цветы и не принес бы корзину с фиалками в свою лабораторию, то неизвестно, кто, когда и каким образом открыл бы индикаторы. Открытие Боля сподвигло ученых исследовать растения на наличие красящих веществ и в 1913-1915 годах немецкий биохимик Рихард Вильштеттер открыл антоцианы.
2.1 Особенности фиалки и леканоры
Природный лакмус изготавливают из леканоры и фиалки. В чистом виде лакмус представляет собой тёмный порошок со слабым запахом аммиака. Хорошо растворяется в чистой воде, образуя растворы фиолетового цвета.
В кислых средах (pH 8,3) -- синюю.
Основными компонентами лакмуса считаются:
· азолитмин (англ. Azolitmin, сост. C9H10NO5) -- может быть выделен из лакмуса экстракцией и использоваться как самостоятельный кислотно-щелочной индикатор;
· эритролитмин (англ. Erythrolitmin или Orcein Erythrolein, сост. С13H22O6);
Листья содержит слизь, соль виннокаменной кислоты, салициловую кислоту, витамин С. Препараты фиалки обладают отхаркивающим, мягчительным, потогонным и мочегонным действием. Лечебные свойства фиалки очень действенны при воспаление почек, боли в суставах, бронхит. Настой из фиалки употребляют при шуме в ушах, при заикании у детей.
Леканора съедобная
Леканора съедобная род накипных лишайников семейство леканоровых порядка круглоплодных. Из леканоры готовят лакмус. Таллом в виде беловатых, сероватых, желтоватых, коричневатых и других толстых или тонких корочек.
Лишайники - индикаторы состояния окружающей среды, они очень чувствительны к загрязнению атмосферы, поэтому в крупных городах, как правило, не встречаются. При повышение загрязнения воздуха отмечается исчезновение лишайников: сначала вымирают кустистые, потом листовые, потом накипные.
2.2 Особенности растений содержащих антоцианы
В сутки здоровому человеку необходимо не менее 200 мг этих веществ, а в случае болезни - не менее 300 мг. Поступая в организм человека с фруктами и овощами антоцианы проявляют действие, схожие с витамином Р, они поддерживают нормальное состояние кровяного давления сосудов, предупреждая внутренние кровоизлияния.
Черная смородина
В ягодах черной смородины содержится в среднем 8% сахаров (преимущественно легкоусвояемых глюкозы и фруктозы), 2,5% органических кислот (яблочной, винной, лимонной), красящие и пектиновые вещества, микроэлементы (медь, марганец, железо, алюминий), летучие фитонциды, эфирные масла. Ягоды необычайно богаты калием -- веществом, выводящим из организма воду. Из витаминов содержатся В1, В2, РР, каротин.
Вишня - диетический продукт, она повышает аппетит, улучшает процесс пищеварения. Плоды вишни оказывают легкое послабляющее воздействие.
Вишня обладает антисептическими и противовоспалительными свойствами. Вишневый сок утоляет жажду при повышенной температуре. Вишня благотворно влияет на центральную нервную систему, ее отвар применяли при психических заболеваниях и эпилепсии.
Сливы богаты витаминами и минералами, антицианинами, подавляющими опухолевые процессы.
Сливы - это замечательное средство для улучшения аппетита и уникальный источник витамина Е. Она способствует расслаблению гладкой мускулатуры внутренних органов организма. Варенье из слив дает легкий мочегонный и слабительный эффект и часто используется при лечении изжоги, запоров и других нарушений в работе желудочно-кишечного тракта.
Шиповник является настоящим рекордсменом по содержанию иммуностимулирующего витамина С, богаты плоды и витаминами А, К, Е, Р, антиоксидантами и другими минеральными и биологически активными веществами. Благодаря отсутствию токсичности, его можно принимать в любых дохах и количествах, не опасаясь развития побочных эффектов.
Отвары из шиповника являются желчегонным, поливитаминным, слабомочегонным, понижающим артериальное давление средством. Плоды и корни стимулируют выработку кровяных телец, укрепляют сосуды, улучшают пищеварение и аппетит, повышают сопротивляемость организма к простуде и различным инфекциям.
Сок и чай из шиповника полезен для почек, желудка, печени и всего желудочно-кишечного тракта, выводит соли, токсины и шлаки из организма, нормализует кровообращение, активизирует обмен веществ, улучшает память, замедляет старение, предотвращает атеросклероз, дарит хорошее настроение и бодрость.
Плоды облепихи и облепиховое масло уменьшают боли и прекращают воспалительные процессы, ускоряют грануляцию и эпителизацию тканей, способствуют быстрому заживлению ран и обладают бактерицидным и поливитаминным действием.Масло облепихи используют и для приема внутрь и для наружного применения. Оно обладает болеутоляющим эффектом, ранозаживляющими и противовоспалительными свойствами. Лечит пролежни, трофические язвы, гнойные раны, ожоги.
Употребляя облепиху регулярно и в небольших количествах, можно избежать многих заболеваний и поддерживать организм в зимний период.
Облепиховое масло незаменимо при ринитах, фарингитах, ларингитах, тонзиллитах. Листья облепихи накапливают дубильные вещества, которые являются действующим началом лекарственного средства -- гипорамина, обладающего противовирусной активностью. Получаемый из листьев облепихи гипорамин в форме таблеток для рассасывания применяется как лечебно-профилактическое средство при гриппе (А и В), а также при лечении других острых респираторных вирусных инфекций.
Антоцианы оказывают бактерицидное действие - они могут уничтожать различные виды вредоносных бактерий.
Полезные свойства антоцианов используются в медицине при производстве различных биологических добавок, особенно для применения в офтальмологии. Ученые обнаружили, что антоцианы хорошо накапливаются в тканях сетчатки. Они укрепляют ее сосуды, уменьшают ломкость капилляров, как это бывает, например, при диабетической ретинопатии. Антоцианы улучшают строение волокон и клеток соединительной ткани, восстанавливают отток внутриглазной жидкости и давление в глазном яблоке, что используют при лечении глаукомы.
Антоцианы являются сильными антиоксидантами - они связывают свободные радикалы кислорода и препятствуют повреждению мембран клеток. Это тоже положительно сказывается на здоровье органа зрения. Люди, регулярно употребляющие в пищу богатые антоцианами продукты, имеют острое зрение. Также их глаза хорошо переносят высокую нагрузку и легко справляются с утомляемостью.
Применение и биохимическая роль природных индикаторов.
Свойства природных индикаторов имеют широкое применение (приложение 3).
2.3 Исследование природных объектов на возможность использования их в качестве индикаторов
Для исследования были взяты плоды: облепиха, черная смородина, вишня, слива, шиповник.
Отделили соцветия от стеблей и растерли в фарфоровых ступнях до получения однородной массы. Разложили по колбам и провели экстракцию с помощью органического растворителя - ацетона. Колбы плотно прикрыли пробками и выдержали в течении недели. Экстракт отделили от основной массы и в полученный раствор опустили нарезанные фильтровальные бумажки. После пропитки их вынимали, высушивали при комнатной температуре, определяя цвет исходного экстракта на фильтровальной полоске. Затем одну полоску опускали в воду, вторую в NaOH, третью в HCl.
Результаты исследования (приложение 4).
Растения, содержащие антоцианы обладают не только как индикационными свойствами, но и как рядом других полезных свойств.
Они широко используются в традиционной и нетрадиционной медицине. Синтез антоцианов в листьях растений в условиях антропогенного загрязнения может служить диагностическим признаком экологического состояния среды.
Химия - это наука, которая непосредственно связана с практической деятельностью человека. Исследуя растения на индикационные свойства, я определила, что в плодах, листья и цветах растений содержатся красители, обладающие индикаторными свойствами. В природе таких веществ большое количество. Получить растительные индикаторы можно из любого вида сырья (сахарного сиропа, свежих ягод, листьев и цветов растений) в виде отваров, вытяжек и сока.
Чтобы какое-либо вещество могло служить индикатором, оно должно удовлетворять следующим необходимым условиям:
* должно быть слабой кислотой или слабым основанием;
* его молекулы и ионы должны иметь разную окраску;
* окраска их должна быть чрезвычайно интенсивной, чтобы быть заметной при добавке к испытуемому раствору малого количества индикатора.
К сожалению, почти у всех природных индикаторов есть серьезный недостаток: их отвары довольно быстро портятся - скисают или плесневеют.
Поэтому отвар их надо готовить непосредственно перед опытом, но чаще используются более устойчивые спиртовые растворы. Другой недостаток - слишком широкий интервал изменения цвета. Поэтому в химических лабораториях используют синтетические индикаторы, резко изменяющие свой цвет в достаточно узких границах рН.
Рекомендации
· Природные индикаторы можно использовать на уроках химии, элективных курсах.
· Растительные индикаторы можно использовать в быту. Сок столовой свеклы в кислой среде изменяет свой рубиновый цвет на ярко-красный, а в щелочной - на желтый. Зная свойство свекольного сока, можно сделать цвет борща ярким. Для этого к борщу следует добавить немного столового уксуса или лимонной кислоты.
· Для определения состава лекарств, которые употребляют для лечения, можно использовать природные индикаторы.
· Результаты исследовательской работы можно использовать для определения рН (водородный показатель) различных растворов, например, молочных продуктов, бульонов, лимонада и других, а также для определения кислотности почвы, так как на одной и той же почве в зависимости от ее кислотности один вид растений может давать высокий урожай, а другие будут угнетенными.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Артамонов В.И. Занимательная физиология растений. - М.: Агропромиздат, 1991. - 337с.
3. Большая Советская Энциклопедия: в 30 т.: т. 2 / Гл. ред.: Прохоров А.М. -- М.: Сов. Энцикл., 1970. -- 97 с.
5. Оганесян Э. Т. Руководство по химии поступающим в вузы. - М.: Высш. школа, 1991. - 464с.
7. Химическая энциклопедия: в 5 т.: т. 2 / Гл. ред.: Кнунянц И.Л. - М.: Сов. Энцикл., 1990 - 671 с.
8. Энциклопедия для детей. Том. 17. Химия / Гл. ред.: Володин В.А. - М.: Аванта+, 2002 - 640 с.
Индикаторы широко используют в химии. Любой старшеклассник, скажет, что такое фенолфталеин, лакмус или метил оранжевый. Так как среда раствора может быть кислой, щелочной или нейтральной, индикатор по-разному себя ведет в разных средах.
Индикаторы бывают не только химическими. Они находятся вокруг нас, только обычно мы об этом не задумываемся. Когда нет настоящих химических индикаторов, то для определения среды растворов можно успешно применять самодельные индикаторы из природного сырья. Так как кислотность продуктов, воды, почвы интересует многих, то это актуально и может пригодиться в быту.
Во многих растениях содержатся антоцианы. Они растворены в клеточном соке и вместе с другими пигментами определяют окраску плодов, цветков, листьев. Попадая в кислую или щелочную среду, наглядным образом сигнализируют об этом.
Антоцианы, имеют преимущественно красный цвет в кислой среде и синий или зеленый в щелочной .
Исходным сырьем в качестве природных индикаторов могут служить разные части растений: лепестки пиона, мальвы, ириса, темных тюльпанов или анютиных глазок. Ягоды малины, черники, черноплодной рябины. Сок вишни, калины, малины, смородины, винограда. Плоды крушины и черемухи, отвар луковой шелухи (перечислены только некоторые из возможных природных индикаторов).
Стало быть, если растения изменяют цвет в различных средах, то их можно использовать в качестве природных индикаторов. Зная кислотность среды, можно ее регулировать и делать оптимальной.
Например карбонат натрия (кальцинированная сода) состоит из сильных катионов щелочного металла и слабых анионов кислотного остатка, то химический состав указывает на наличие щелочной среды.
Следовательно, если при действии индикатора происходит изменение цвета в синий – среда исследуемого объекта щелочная, если цвет состава не изменяется, то среда нейтральная, если же цвет исследуемой смеси красный, то среда кислая.
Если вам понравилась статья, ставьте лайк и подписывайтесь на канал , чтобы не пропустить новые публикации!
Читайте также: