Комнатные растения-индикаторы

Министерство образования  Республики Саха (Якутия)

МУ « Управление образования» МО « Горный улус (район)»

МОУ «Бердигестяхская улусная  гимназия»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Комнатные растения – индикаторы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Работа: ученицы 9 класса

Егоровой Натальи

Руководитель: учитель химии

Петрова А.Н.

 

 

 

 

 

 

 

с. Бердигестях 2009 г.

 

 

 

 

 

 

Содержание:

 

      Введение

 

1. 1.     Теоретическая часть

1.1   Характеристика  индикатора

1.2   Характеристика  комнатных растений

 

2. 2.     Практическая часть

1. Методика приготовления экстрактов из цветков комнатных растений

2. Методика приготовления растворов из лекарственных препаратов
3. Контрольное испытание растительных индикаторов в различных средах
4. Результаты исследования

 

3. Заключение

 

4. Использованная литература

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

         Еще в древности люди замечали, что некоторые части растений изменяют свою окраску под действием различных сред. Английский ученный Р.Бойль еще в середине XVII века предложил использовать экстракты растений для определения кислот и щелочей. Красящие вещества растений называются антоцианы, они находятся в клеточном соке. Процесс извлечения компонента называется экстракцией, а приготовленный раствор – экстрактом (вытяжка).

Узнав о том, что сок  некоторых растений изменяет свой цвет в зависимости от характера среды, мы решили исследовать действие индикаторов полученных из цветков некоторых комнатных растений.

 

Тема: Комнатные растения – индикаторы

1. Актуальность: В окружающем нас мире существует множество видов растений, которые были помощниками человека в начале развития химии – именно из них были получены первые индикаторы. Актуальность темы заключается в том, что исследования о возможностях комнатных растений в виде индикаторов изучена не полностью, в частности в нашем улусе.
2. Объект исследования: Действие растительных индикаторов на растворы лекарственных препаратов.
3. Предмет исследования: реакция среды растворов лекарственных препаратов на природные индикаторы.
4. Гипотеза: Экстракты диких растений издавна использовали для определения кислот и щелочей. Тогда индикаторы из цветков комнатных растений тоже могут определять характер среды растворов.
5. Цель исследования: Изучить возможность использования экстрактов цветов  комнатных растений в качестве индикаторов.
6. Задачи исследования:

• Приготовить вытяжки (экстракты) из цветов комнатных растений для исследования на изменение цвета в кислой и щелочной средах.

• Исследовать изменение цвета полученных экстрактов в кислой, щелочной и нейтральной средах
• Определить, какие из исследованных растворов можно использовать в качестве индикаторов.
• Определить интервалы изменения окраски некоторых выявленных индикаторов
• Определить характер среды растворов, наиболее используемых лекарственных препаратов, природными индикаторами

    7) Методы исследования: эксперимент, наблюдение, сравнение, анализ.

 

 

 

 

 I. Теоретическая часть

 

     ИНДИКАТОРЫ (от лат. indicator – указатель) – вещества, позволяющие  следить за составом среды  или за протеканием химической  реакции. Одни из самых распространенных  – кислотно-основные индикаторы, которые изменяют цвет в зависимости от кислотности раствора. Происходит это потому, что в кислой и щелочной среде молекулы индикатора имеют разное строение.                 Примером может служить распространенный индикатор фенолфталеин, который раньше использовали также в качестве слабительного средства под названием пурген. В кислой среде это соединение находится в виде недиссоциированных молекул, и раствор бесцветен, а в щелочной – в виде однозарядных анионов, и раствор имеет малиновый цвет. Однако в сильнощелочной среде фенолфталеин снова обесцвечивается! Происходит это из-за образования еще одной бесцветной формы индикатора – в виде трехзарядного аниона. Кислотно-щелочные индикаторы весьма разнообразны; многие из них легкодоступны и потому известны не одно столетие. Это отвары или экстракты окрашенных цветов, ягод и плодов. Так, отвар ириса, анютиных глазок, тюльпанов, черники, ежевики, малины, черной смородины, красной капусты, свеклы и других растений становится красным в кислой среде и зелено-голубым – в щелочной. Это легко заметить, если помыть кастрюлю с остатками борща мыльной (т.е. щелочной) водой. С помощью кислого раствора (уксус) и щелочного (питьевая, а лучше – стиральная сода) можно также сделать надписи на лепестках различных цветов красного или синего цвета.

 

     Вероятно, самый старый кислотно-основной индикатор – лакмус. Еще 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. Об этом можно прочитать в трудах знаменитого физика и химика XVII века Роберта Бойля. Вначале с помощью нового индикатора исследовали минеральные воды, а примерно с 1670 года его начали использовать в химических опытах. «Как только вношу незначительно малое количество кислоты, – писал в 1694 французский химик Пьер Поме о «турнесоле», – он становится красным, поэтому если кто хочет узнать, содержится ли в чем-нибудь кислота, его можно использовать». В 1704 немецкий ученый М.Валентин назвал эту краску лакмусом; это слово и осталось во всех европейских языках, кроме французского; по-французски лакмус – tournesol, что дословно означает «поворачивающийся за солнцем». Так же французы называют и подсолнечник; кстати, «гелиотроп» означает то же самое, только по-гречески. Вскоре оказалось, что лакмус можно добывать и из более дешевого сырья, например, из некоторых видов лишайников.

 

     В лабораториях нередко используются универсальные индикаторы – смесь нескольких индивидуальных индикаторов, подобранных так, что их раствор поочередно меняет окраску, проходя все цвета радуги при изменении кислотности раствора в широком диапазоне рН (например, от 1 до 11). Раствором универсального индикатора часто пропитывают полоски бумаги, которые позволяют быстро (хотя и с не очень высокой точностью) определить рН анализируемого раствора, сравнивая окраску полоски, смоченной раствором, с эталонной цветовой шкалой.

 

    Помимо кислотно-основных, применяют и другие типы индикаторов. Так, окислительно-восстановительные индикаторы изменяют свой цвет в зависимости от того, присутствует в растворе окислитель или восстановитель. Например, окисленная форма дифениламина фиолетовая, а восстановленная – бесцветная. Некоторые окислители сами могут служить индикатором. Например, при анализе соединений железа(II) в ходе реакции

 

10FeSO₄ + 2KMnO₄+ 8H₂SO₄     5Fe₂(SO₄)₃ + 2MnSO₄ + K₂SO₄ + 8H₂O

 

добавляемый раствор  перманганата обесцвечивается, пока в растворе присутствуют ионы Fe²⁺. Как только появится малейший избыток перманганата, раствор приобретает розовую окраску. По количеству израсходованного перманганата легко рассчитать содержание железа в растворе. Аналогично в многочисленных анализах с использованием метода иодометрии индикатором служит сам иод; для повышения чувствительности анализа используют крахмал, который позволяет обнаруживать малейший избыток иода.

 

    Широкое распространение получили комплесонометрические индикаторы – вещества, образующие с ионами металлов (многие из которых бесцветны) окрашенные комплексные соединения. Примером может служить эриохром черный Т; раствор этого сложного органического соединения имеет синий цвет, а в присутствии ионов магния, кальция и некоторых других образуются комплексы, окрашенные в интенсивный винно-красный цвет. Анализ ведут так: к раствору, содержащему анализируемые катионы и индикатор, добавляют по каплям более сильный, по сравнению с индикатором, комплексообразователь, чаще всего – трилон Б. Как только трилон полностью свяжет все катионы металлов, произойдет отчетливый переход от красного цвета к синему. По количеству добавленного трилона легко вычислить содержание катионов металла в растворе.

 

    Известны и другие виды индикаторов. Например, некоторые вещества адсорбируются на поверхности осадка, изменяя его окраску; такие индикаторы называются адсорбционными. При титровании мутных или окрашенных растворов, в которых практически невозможно заметить изменение окраски обычных кислотно-основных индикаторов, используют флуоресцентные индикаторы. Они светятся (флуоресцируют) разным цветом в зависимости от рН раствора. Например, флуоресценция акридина изменяется от зеленой при рН = 4,5 до синей при рН = 5,5; при этом важно, что свечение индикатора не зависит от прозрачности и собственной окраски раствора.

 

Виды индикаторов:

-Кислотно-основные индикаторы

-Редокс-индикаторы, Ох- и  Red-формы которых имеют различный  цвет

-Металлоиндикаторы

Таблица индикаторов

Индикатор	Окраска/кислая форма	Окраска/щелочная форма
Ализариновый желтый	желтый	фиолетовый
Тимолфтолеин	бесцветный	синий
Фенолфтолеин	бесцветный	красный
Крезоловый пурпурный	желтый	пурпурный
Нейтральный красный	красный	коричневый
Феноловый красный	желтый	красный
Бромтимоловый синий	желтый	синий
Лакмус (азолитмин)	красный	синий
Метиловый красный	красный	желтый
Метиловый оранжевый	розовый, желтый	желтый
Бромфеноловый синий	красный	синий

 

 

 

 

 

 

 

 

 

    По мере развития производственной и научной деятельности человека было создано огромное множество разнообразных индикаторов. Общая задача их контролировать процесс или изменение состояния наблюдаемого объекта.

За долго до этого  было замечено, что соки некоторых  растений изменяют окраску при действии каких-то определенных веществ.

Так в 1659 году в одной  из книг о растениях пишут, что: «голубого  цвета настойка фиалок при добавлении серной кислоты  становится пурпурного цвета, если добавить несколько капель нашатырного спирта (NH₄OH), пурпурный цвет меняется на зеленый».

Таким образом, о существовании  растительных индикаторов известно давно, но в науке принято считать, что первым описал индикаторные свойства  экстрактов некоторых  растений английский ученый Роберт Бойль (1627-1691) в своей  книге «опыты и рассуждение о цветках»(1664 г.).

Он пишет: «Взять хороший  сок фиалок, добавить каплю на белую  бумагу и на эту жидкость нанести  2-3 капли раствора соляной кислоты  или другой очень кислой жидкости. Сок фиалок станет красным. Если вместо кислоты капнуть раствором золы и растереть пальцем, то синий цвет моментально меняется на зеленый».

 

    Растения – индикаторы сыграли большую роль в открытии неизвестных месторождений. Так, в одном из районов Сибири геологи искали рудные жилы, разведка шла медленно. Однажды геологи поднялись на высокую вершину, чтобы осмотреть весь район работ. И вдруг они заметили, что все удачные «канавы», в которых была встречена руда, находятся среди зарослей высокой травы с фиолетовыми цветами. На склоне соседнего холма виднелась целая поляна ярко – фиолетового цвета. Ещё не веря в такую удачу, геологи нанесли на карту заросли растений, спустились в лагерь. Вскоре они вскрыли богатую рудную залежь.

    В природе действительно существуют растения, по которым можно определить, находится в почве. Оказывается, кусты ивы и лоха свидетельствуют о том, что вода находится на глубине не более полутора метров, а ковыль и полынь растут над водоносными горизонтами, находящимися на глубине 5-10 метров и более. Иногда в растениях накапливается так много ценных элементов, что они сами становятся как бы рудой. Очень редкий металл бериллий накапливает ягоды брусники, кора лиственницы, горицвет амурский, а в золе обычной кукурузы или хвоща содержится много золота.

 

    К сожалению, почти у всех природных индикаторов есть серьезный недостаток: их отвары довольно быстро портятся – скисают или плесневеют (более устойчивы спиртовые растворы). Другой недостаток – слишком широкий интервал изменения цвета. При этом трудно или невозможно отличить, например, нейтральную среду от слабокислой или слабощелочную от сильнощелочной. Поэтому в химических лабораториях используют синтетические индикаторы, резко изменяющие свой цвет в достаточно узких границах рН. Таких индикаторов известно множество, и каждый из них имеет свою область применения.

     Обычный чай – тоже индикатор. Если в стакан с крепким чаем капнуть лимонный сок или растворить несколько кристалликов лимонной кислоты, то чай сразу станет светлее. Если же растворить в чае питьевую соду, раствор потемнеет (пить такой чай, конечно, не следует). Чай же из цветков («каркаде») дает намного более яркие цвета.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Фиолетовая  фиалка (сенполия)

 

 

Травянистый многолетник. Обитает в горных районах тропической  Африки. Одно из самых распространённых комнатных растений; известна в цветоводстве также под названием узамба́рская фиа́лка. Растение было открыто в 1892 году бароном Вальтером фон Сен-Полем (1860—1940), военным комендантом Узамбарского округа Германской Восточной Африки — колонии Германии, находившейся на территории современных Танзании, Бурунди и Руанды. Впервые сенполия была представлена на международной выставке цветов в Генте в 1893 году. В 1927 году сенполии попали в США, где сразу завоевали популярность как комнатные растения. К 1949 году было выведено уже сто сортов.

В культуре известно свыше 1500 сортов гибридного происхождения  с разнообразными цветками. Кустик высотой 12-15 см. При хорошем уходе  цветет 6-10 месяцев. Размножают семенами, листьями, делением розетки старых растений. Плохо переносит избыточное увлажнение.

Светолюбива, но не выносит  прямых солнечных лучей. Применяют  для декорирования внутренних помещений  и для различных некрупных  аранжировок.