Методика изготовления индикаторов в соответствии с ФГОС

Власенко Мария Владимировна,

учитель химии

ГБОУ школа № 579

Индикаторы

— значит

«указатели».

Это

вещества,

которые

меняют

цвет

в

зависимости от того, попали они в кислую, щёлочную или нейтральную среду.

Больше всего распространены индикаторы лакмус, фенолфталеин и метилоранж.

Если нет настоящих химических индикаторов, для определения кислотности среды

можно успешно применять домашние, полевые и садовые цветы и даже сок многих

ягод — вишни, черноплодной рябины, смородины.

Розовые, малиновые или красные цветы герани, лепестки пиона или цветочного

горошка

станут

голубыми,

если

опустить

их

в

щёлочный

раствор.

Так

же

посинеет в щёлочной среде сок вишни или смородины. Наоборот, в кислоте те же

«реактивы» примут розово-красный цвет.

Растительные кислотно-основные индикаторы здесь — красящие вещества по

имени антоцианы (Приложение 1). Именно антоцианы придают разнообразные

оттенки розового, красного, голубого и лилового многим цветам и плодам.

Красящее вещество свеклы бетаин в щёлочной среде обесцвечивается, а в кислой

— краснеет. Вот почему такой аппетитный цвет у борща с квашеной капустой.

Кислотно-основные индикаторы бывают не только химическими. Они находятся

вокруг

нас,

только обычно мы

об

этом не

задумываемся. Это

растительные

индикаторы, которые можно использовать в быту.

Например, 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.

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.

В качестве природных индикаторов чаще всего используют соки или отвары ярко

окрашенных плодов или других частей растений. Такие растворы необходимо

хранить в темной посуде.

Многие красители, содержащиеся в цветках и плодах растений, изменяют свою

окраску в зависимости от кислотности среды, т. е. являются индикаторами.

Растворы этих веществ вы можете приготовить в домашних условиях.

Можно использовать молодую свёклу, листья красной капусты, ярко окрашенные

лепестки цветов тёмных сортов ириса, тюльпана, анютиных глазок. Для

приготовления раствора индикатора положите собранные вами части растений в

горячую воду и нагревайте на слабом огне в течение нескольких минут, пока не

получится окрашенный раствор. Если он мутный, профильтруйте его через

сложенную в несколько слоёв марлю или вату. Добавьте полученный вами

индикатор в кислотный и щелочной растворы. В качестве кислотного раствора

возьмите столовый уксус или раствор лимонной кислоты, а щёлочь вам заменит

раствор кальцинированной (стиральной) соды. Чтобы сохранить полученный

индикатор, добавьте в него немного водки или медицинского спирта, а затем

перелейте в пузырёк с плотно закрывающейся пробкой. Изучите возможность

использования в качестве индикаторов сок красного винограда, граната, вишни,

чёрной смородины. Полученные результаты запишите в таблицу: «Природные

индикаторы»

Индикатор

Цвет раствора

исходного

кислотного

щелочного

Виноградный сок

Тёмно-красный

Ярко-красный

Бледно-зелёный

Отвар синих

лепестков ириса

Синий

Красный

Зелёно-голубой

...

К сожалению, у природных индикаторов есть серьезный недостаток: их отвары

довольно быстро портятся – скисают или плесневеют (более устойчивы

спиртовые растворы). 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.

Приложение 1.

Окрашенные озёра. Натуралисты наблюдали и описали такие озёра в Швейцарии,

Франции, Голландии и Швеции. Есть они и в нашей стране. Например, алтайский

посёлок — Малиновое озеро. Поселение возникло по соседству с озером, вода в

котором кажется малиновой. Она отливает малиновым цветом потому, что в ней в

изобилии

живут

рачки

малиновой

окраски.

Некоторые

источники

Камчатки

окрашены в зелёный цвет. Это потому, что в них прекрасные условия для жизни

сине-зелёных водорослей.

На Курилах, на острове Кунашир можно увидеть озеро с молочно-белой водой из-

за наличия в ней кислот — соляной и серной.

В Индонезии на вершине одного из бездействующих вулканов (остров Флорес)

расположились

три

небольших

озерца:

одно

наполнено

ярко-красной

водой,

другое — голубой, третье — молочно-белой. Красное озеро обязано своим цветом

присутствию

в

его

воде

железа,

в

других

озерцах

находятся

в

разных

концентрациях соляная и серная кислоты.

Антоцианы и каротиноиды.

Окраска растений зависит от специальных веществ – пигментов. Таких красящих

веществ в растительном мире известно около 2000. Цвет пигмента определяется

его способностью поглощать свет. Если свет, падающий на предмет, полностью

отражается, то предмет выглядит белым, если все лучи поглощаются – то чёрным,

а если предмет поглощает свет только в отдельных участках видимой части

солнечного спектра, он приобретает определённую окраску – от красно-

оранжевой до сине-фиолетовой.

Последнее время в российских и зарубежных СМИ часто появляются сообщения

о чудо-фруктах, чудо-овощах и чудо-цветах с необычной окраской, которая или

не встречается у данных видов растений, или встречается, но очень редко. Фурор

среди российской общественности недавно произвела новость о новом сорте

картофеля

«Чудесник»

с

фиолетовой

окраской

мякоти,

созданном

селекционерами

из

Уральского

НИИ

сельского

хозяйства.

В числе

овощей

с

непривычной для нас фиолетовой окраской можно также упомянуть капусту,

перец, морковь, цветную капусту. Заметим, что все допущенные к выращиванию

в коммерческих целях сорта фиолетовых овощей, фруктов и злаков были созданы

в ходе селекционной работы, это не генномодифицированные сорта.

Еще один пример — голубая роза, мечта не одного поколения селекционеров и садоводов.

До 2004 года синие бутоны у розы можно было получить лишь с помощью химических

красителей, например индиго, которые впрыскивали в корни белой розы. В 2004 году

методами генетической инженерии впервые в мире была получена настоящая голубая

роза. Эти и другие смелые манипуляции с окраской, которые пресса называет «чудесами»,

стали

возможными

благодаря

всестороннему

исследованию

природы

антоциановой

пигментации

и

генетической

составляющей

биосинтеза

антоциановых

соединений.

Сегодня достаточно хорошо изучены такие растительные пигменты, как флавоноиды,

каротиноиды

и

беталаины.

Всем

известны

каротиноиды

моркови,

а к

беталаинам

относятся,

например,

пигменты

свеклы.

Группа

флавоноидных

соединений

вносит

наибольший вклад в разнообразие оттенков цветов у растений. К данной группе относятся

желтые ауроны, халконы и флавонолы, а также антоцианы, которые окрашивают растения

в розовые, красные, оранжевые, алые, пурпурные, голубые, темно-синие цвета. Кстати,

антоцианы не только красивы, но и очень полезны для человека: как выяснилось в ходе их

изучения, это биологически активные молекулы.

Итак, антоцианы — растительные пигменты, которые могут присутствовать у растений

как в генеративных органах (цветках, пыльце), так и в вегетативных (стеблях, листьях,

корнях), а также в плодах и семенах. Они содержатся в клетке постоянно либо появляются

на

определенной

стадии

развития

растений

или

под

действием

стресса.

Последнее

обстоятельство навело ученых на мысль, что антоцианы нужны не только для того, чтобы

яркой окраской привлекать насекомых-опылителей и распространителей семян, но и для

борьбы с различными типами стрессов.

Первые опыты по изучению антоциановых соединений и их химической природы провел

известный английский химик Роберт Бойль. Еще в 1664 году он впервые обнаружил, что

под

действием

кислот

синий

цвет

лепестков

василька

изменяется

на

красный,

под

действием же щелочи лепестки зеленеют. В 1913–1915 годах немецкий биохимик Рихард

Вильштеттер

и

его

швейцарский

коллега

Артур

Штоль

опубликовали

серию

работ,

посвященных

антоцианам.

Из

цветков

различных

растений

они

выделили

индивидуальные пигменты и описали их химическое строение. Оказалось, что антоцианы

в

клетках

находятся

преимущественно

в

виде

гликозидов.

Их

агликоны

(базовые

молекулы-предшественники),

получившие

название

антоцианидинов,

связаны

преимущественно

с

сахарами

глюкозой,

галактозой,

рамнозой.

«За

исследования

красящих

веществ

растительного

мира,

особенно

хлорофилла»

в

1915 году

Рихард

Вильштеттер был удостоен Нобелевской премии по химии.

Встречаются в природе и жёлтые цвета. Цвет лимона и апельсина, цветков чистотела и

одуванчика зависит от жёлтых пигментов - каротиноидов. Каротиноиды нерастворимы в

воде, но зато они растворяются в бензине, спирте, масле. Каротиноиды, являясь

жирорастворимыми веществами, перешли из разрушенных хромопластов в растительное

масло, окрашивая его в оранжевый цвет. Каротиноиды обладают лекарственными

свойствами, их применяют издавна как обезбаливающее средство при ожогах и

обморожениях, для лечения труднозаживающих ран. Это источник витамина А,

необходимого для нормального роста и зрения. Используются каротиноиды и как

пищевые красители для придания нужного цвета конфетам, маслу, сыру, мороженому.