Природные индикаторы

Индикатор лакмус — красный,
Кислоту укажет ясно.
Индикатор лакмус - синий,
Щёлочь здесь! Не будь разиней!

Мир красив, таинственен и сложен. Этот мир богат разнообразием химических веществ, которые обладают удивительными свойствами. Наши семиклассники естественно-научной вертикали все глубже проникают в тайны этих веществ, увлекательных и полных чудесных превращений.

Так, ребята на уроках химии подробно познакомились с различными химическими индикаторами. При проведении опытов пользуются этими индикаторами для того, чтобы узнать кислотность среды, потому что от этого свойства зависит и поведение веществ, и характер реакции. Ребята узнали, что в химической практике широко используется природный индикатор лакмус, а также синтетические индикаторы, как фенолфталеин, метиловый оранжевый и универсальный, который представляет собой смесь высушенных индикаторов, нанесенных на полоску бумаги.

Сравнивая цвет индикаторной полоски с эталонным, можно приблизительно оценить величину водородного показателя (рН). Численное значение водородного показателя (рН) в шкале от 0 до 12 характеризует концентрацию кислоты или щелочи в растворе. Значение 0 указывает на то, что раствор представляет собой сильную кислоту, среднее значение 7 соответствует нейтральному раствору, рН= 12 имеют сильные основания, или щелочи.

Для более точного измерения используют приборы, называемые рН-метрами. В основе работы рН-метров лежит измерение напряжения, создаваемого химическим источником тока. Эти приборы позволяют определить значение рН с точностью до 0,001. В нашей школе ребята также пользуются рН-метрами - датчиками pH цифровой лаборатории по химии, которые позволяют измерить водородный показатель pH в исследуемых растворах и передать данные на компьютер.

Ребята в малых группах провели опыты и изучили, как ведут себя индикаторы в кислой и щелочной средах, заполнили сравнительную таблицу. Так, реакция между кислотой и щёлочью (реакция нейтрализации) не сопровождается видимыми признаками. Но если к раствору щёлочи добавить индикатор фенолфталеин, раствор станет малиновым, а после добавлении к нему кислоты — бесцветным. Изменение окраски индикатора свидетельствует о протекании химической реакции.

Впервые вещества, меняющие свой цвет в зависимости от среды, обнаружил в 17 веке английский химик и физик Роберт Бойль. Он заметил, что отвары цветов некоторых растений в растворах кислот и щелочей приобретают неодинаковую окраску. Однако самым интересным оказался фиолетовый настой, полученный из лакмусового лишайника. Кислоты изменяли его цвет на красный, а щелочи на синий. Бойль распорядился пропитать этим настоем бумагу и затем высушить ее. Так, в 1663 году, была создана первая лакмусовая бумага, которая теперь имеется в любой химической лаборатории и является одним из первых веществ, которые Бойль уже тогда назвал индикаторами, что в переводе с латинского означает «указатель», так как они указывают на среду раствора.

Наши семиклассники не растерялись, когда на одном из уроков биологии ребятам было предложено подумать над стихотворением известного английского поэта Р. Киплинга – “Синие розы”:

Как-то милой я принес
Целый ворох красных роз.
Не взяла она – и в слезы
Синие найди ей розы.
Зря изъездил я весь свет –
Синих роз под солнцем нет.

Конечно, нет в природе синих роз, как и малиновых васильков, и синих ландышей, ответили ребята. Но благодаря чудесным химическим превращениям возможно все, и даже придать цветкам фантастическую окраску. Ребята продолжили эксперименты с индикаторами уже на уроках биологии и восстановили исторический опыт Роберта Бойля. Ведь кроме лакмуса, метилоранжа и фенолфталеина существуют и другие индикаторы. Многие индикаторы можно выделить из листьев, цветков и плодов различных растений. Главными отличиями растительных от синтетических индикаторов является то, что они не имеют чётких границ перехода, цвет меняется постепенно. Чтобы в этом убедиться, ребята взяли кусочки корнеплода свёклы, листьев краснокочанной капусты, плодов вишни, лепестков тюльпанов. Растительные объекты растирали в ступке и профильтровали. Разбавили экстракт дистиллированной водой и наблюдали изменение оттенка исходного цвета в кислой и щелочной средах. В результате, ребята пришли к выводу, что в органах растений содержится клеточный сок, способный менять цвет в зависимости от кислотно-щелочной среды. Отсюда следует, что пигменты являются индикаторами, которые можно применить для исследования свойств растворов.

Ребята так заинтересовались индикаторными свойствами растений, поэтому для расширения своих знаний отправились в лабораторию ВУЗа-партнера - Института биологии и химии МПГУ. На практическом занятии под руководством ведущего инженера кафедры общей химии Китушиной Екатерины Витальевны учащиеся смогли не только увидеть, но и самостоятельно выделить различные пигменты для дальнейшего их анализа.

Знание кислотности различных сред необходимо в разных отраслях науки, техники, в медицине, в быту. Так, необходимо контролировать кислотность дождевой воды, а также воды в реках и озёрах. А кислотность почвы следует учитывать при выращивании зеленых насаждений и сельскохозяйственных культур, произрастание которых возможно при определённых значениях кислотности почвы. Резкое изменение значения водородного показателя свидетельствует о неблагополучном экологическом состоянии окружающей среды. Так, в целях обеспечения комплексного контроля за состоянием окружающей среды г. Москвы ГПБУ «Мосэкомониторинг» проводит непрерывный анализ качества поверхностных вод и донного грунта, почв и зелёных насаждений, атмосферного воздуха и промышленных выбросов. Помимо ручного отбора проб, контроль осуществляется и посредством автоматической станции контроля, на которой многие показатели, в том числе и pH, определяются с помощью автоматических анализаторов. Благодаря этому на сайте ГПБУ «Мосэкомониторинг» можно следить за оперативной экологической информацией в режиме реального времени (mosecom.mos.ru).

Недостаточно только получить знания, надо найти им применение. На основе полученных на уроках знаний и умений семиклассники проводят исследования и реализуют проекты. Так, ребята на данный момент работают над проектами по изучению химического состава различных пищевых продуктов питания. А девочки исследуют кислотность почвы на своих дачных участках, чтобы учитывать при выращивании различных культур. Для выполнения практической части семиклассники пользуются знаниями и умениями определения среды с помощью различных индикаторов, полученных на уроках химии и биологии. Выполненные проекты планируют представить на конференциях.

Таким образом, интегрированные уроки химии и биологии расширяют кругозор и формирует у детей полную картину природы, ориентирует на некоторые профессии, связанные с медициной, бытовым обслуживанием, химическим анализом. И, кто знает, может быть, в будущем полученные знания помогут определиться ребятам с выбором профессии.

#ШКОЛА950 #ДОНМ #Предпрофкласс