Химический индикатор из лишайников
Обновлено: 04.10.2024
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Впервые с химическими веществами я познакомилась в 8 классе, когда начала изучать курс химии.
Меня поразило многообразие веществ в современном мире. Я задалась во- просом, как же можно ориентироваться в этом огромном и сложном мире веществ? Как можно различать вещества, ведь некоторые из них визуально идентичны? На уроках химии я поняла, как важно в современном мире овладеть экологической и химической грамотностью.
Гипотезаисследования:Не все средства для мытья посуды безвредны для кожи рук.
Целью моей исследовательской работы является: получение природных индикаторов из растительных объектов для определения реакции среды препаратов бытовой химии. Для достижения поставленной цели мне предстоит решить ряд задач.
Задачи:
Провести эксперимент по выделению природных индикаторов из различных видов растений и изучить их свойства.
Определить кислотность среды препаратов бытовой химии.
Проанализировать и обработать результаты эксперимента.
Сделать выводы по проделанной работе.
Оформить и представить результаты исследования.
Объектом данного исследованияявляются –природное растительное сырье: корнеплоды свеклы, листья краснокочанной капусты, моющие средства, а предметом изучения: цвет отваров растительного сырья в растворах с различной средой, а также среда моющих средств.
Для выполнения своей работы я применяла методытеоретического и экспериментального исследования.
Методология моегоисследования– описание изменения цвета отваров растительного сырья в испытуемых моющих средствах.
Практическаязначимостьработы:полученные результаты дают возможность в домашних условиях приготовить доступные индикаторы и с их использованием определить среду растворов моющих средств.
Глава I. Индикаторы
Нетрудно представить себе, что мы живём в мире индикаторов. Именно индикаторы помогают нам ориентироваться в современном мире, защищают нас, подсказывают нам. Не верите – судите сами.
ИНДИКАТОР- (от позднелатинского indicator - указатель), прибор (уст- ройство), отображающий ход какого-либо процесса, полученные результа- ты, состояние объекта наблюдения и тому подобную информацию в про- стой и доступной человеку форме. Примеры индикатора: сигнальная лампа, звонок, стрелочный или цифровой прибор, табло, сигнальная лампочка на панели телевизора или магнитофона, светофор. Все эти индикаторы указы- вают нам на что – либо: уровень громкости на световом табло магнитофо- на, безопасность движения на перекрёстке, подключение к электросети хо- лодильника и т.д. Наша жизнь без индикаторов будет сильно затруднена. А представить себе, например, кабину современного пилота без электрон- ных индикаторов, которые дают информацию о взаимодействии всех сложных механизмов авиалайнера, просто невозможно.
1. Всякий прибор, служащий для какого-либо измерения напряжения аппарата для записи колебаний давления в цилиндрах поршневых машин, во время их работы вычерчивающий индикаторную диаграмму.
2. Вещество (реактив), указывающее конец химической реакции изменением цвета или образованием осадка.
В соответствии с ТолковымсловарёмрусскогоязыкаподредакциейС.И.Ожегова,Н.Ю.Шведовой
индикатор–
Прибор, (устройство, элемент), отражающий какой-нибудь процесс, состояние наблюдаемого объекта. Визуальный индикатор. Акустический индикатор.
Вещество, являющееся химическим реактивом.
В соответствии со словарёмхимическихтерминов–
Индикаторы- вещества, меняющие цвет в зависимости от кислотности среды.
. Индикаторы в химии
Индикаторы (от латинского indicator – указатель) – это сложные органические вещества, которые меняют цвет в зависимости от того, попали они в кислую, щелочную или нейтральную среду. Когда среда кислая, у раствора кислый вкус, и в нем избыток катионов водорода, когда щелочная – в растворе избыток гидроксид-анионов. Если в растворе катионов водорода и гидроксид-анионов поровну, то среда считается нейтральной. Больше всего распространены индикаторы: лакмус, фенолфталеин и метиловый оранжевый (метилоранж).
. История открытия индикаторов
Природные пигменты-красители человеку были известны давно, еще в Древнем Риме и Древнем Египте. Красители находили широкое применение при окраске тканей. Для нас же особый интерес представляют природные индикаторы, красители-пигменты, которые изменяют окраску в зависимости от среды раствора: кислой, щелочной, нейтральной.
История открытия вещества, о котором пойдёт речь, началась в XVII веке в лаборатории известного английского физика и химика Роберта Бойля (1627-1692). В лаборатории, как обычно, кипела напряжённая работа: горели свечи, в ретортах нагревались разнообразные вещества. В кабинет к Бойлю вошел садовник и поставил в углу корзину с великолепными тёмно-фиолетовыми фиалками. В это время Бойль собирался проводить опыт по получению серной кислоты. Восхищённый красотой и ароматом фиалок, учёный, захватив с собой букетик, направился в лабораторию. Его лаборант Уильям сообщил Бойлю, что вчера доставили две бутылки соляной кислоты из Амстердама. Бойлю захотелось взглянуть на эту кислоту, и, чтобы помочь Уильяму налить кислоту, он положил фиалки на стол. Затем он взял со стола букетик и отправился в кабинет. Здесь Бойль заметил, что фиалки слегка дымятся от попавших на них брызг кислоты. Чтобы промыть цветы, Бойль опустил их в стакан с водой. Через некоторое время он бросил взгляд на стакан с фиалками, и случилось чудо: тёмно-фиолетовые фиалки стали красными. Естественно, Бойль, как истинный учёный, не мог пройти мимо такого случая и начал исследования. Он обнаружил, что и другие кислоты окрашивают лепестки фиалок в красный цвет. Учёный подумал, что если приготовить из лепестков настой и добавить немного к исследуемому раствору, то можно будет узнать, кислый он или нет. Бойль начал готовить растворы из целебных трав, древесной коры, корней растений. Однако самым интересным оказался фиолетовый настой, полученный из лакмусового лишайника.
Roccella fuciformis(Ангола, Мадагаскар)
Parmelia sulcatf (Англия)
Кислоты изменили его цвет на красный, а щёлочи – на синий. Бойль распорядился пропитать этим настоем бумагу и затем высушить её. Так была создана первая лакмусовая бумажка, которая теперь имеется в любой химической лаборатории. Клочок такой бумажки, погружённый в испытуемый раствор, изменяет цвет и показывает, кислый это раствор или щелочной. Таким образом, было открыто одно из первых веществ, которые Бойль уже тогда назвал индикаторами. Индикаторы помогли Р. Бойлю открыть новую кислоту. Сжигая фосфор и растворяя образовавшийся белый продукт в воде, он получил неизвестную химикам кислоту. По исходному веществу он назвал ее фосфорной.
В 1640 г. ботаники описали гелиотроп – душистое растение с темно-лиловыми цветками, из которого было выделено красящее вещество.
Фенолфталеин – кислотно-основный индикатор.
Фенолфталеин – бесцветное кристаллическое органическое вещество сложного строения. Фенолфталеин плохо растворим в воде и хорошо в этиловом спирте. Он может служить кислотно-основным индикатором: его раствор, бесцветный в нейтральной и кислотной среде, в щелочной среде становится малиновым. Фенолфталеин – это не только индикатор, но и лекарственное средство (сильное слабительное – пурген) и поэтому продаётся в аптеке. Синтез фенолфталеина впервые осуществил в 1871 году немецкий химик Адольф фон Байер, будущий лауреат Нобелевской премии.
В наши дни известны несколько сот кислотно-основных индикаторов, искусственно синтезированных начиная с середины XIX века. С некоторыми из них можно познакомиться в школьной химической лаборатории. Индикатор- метиловый оранжевый (метилоранж) в кислой среде красный, в нейтральной – оранжевый, а в щелочной – жёлтый.
Многие красители, которыми красят материю, бумагу тоже являются индикаторами. Этим и объясняется появление на одежде и обложках тетрадей цветных пятен при попадании капель кислоты.
Если нет настоящих химических индикаторов, то для определения среды растворов можно успешно применять самодельные индикаторы из природного сырья. Природные индикаторы содержат окрашенные вещества, способные менять свой цвет в ответ на то или иное воздействие. И, попадая в кислую или щелочную среду, они наглядным образом сигнализируют об этом.
Глава II. Экспериментальная часть
Одним из важнейших этапов моего исследования является выбор сырья для приготовления индикаторов, с помощью которых я исследовала моющие средства.
Для получения природных индикаторов были использованы растительные объекты, выращенные моей семьей на даче:
- листья краснокочанной капусты.
Приготовление природных индикаторов и изучение их свойств
Из растений были приготовлены отвары. Для этого было взято по 50 граммов мелко измельчённого растительного сырья, смешанного с небольшим количеством воды. Смесь нагревали на водяной бане в течение 10-20 минут до появления интенсивной окраски. Полученный отвар остужали, фильтровали, и в таком виде он был готов к дальнейшим исследованиям.
Фото 1. Природные индикаторы (отвар листьев краснокочанной капусты и корнеплодов свёклы)
Полученные фильтраты применяли для определения реакции среды в кислотных, нейтральных и щелочных растворах.
О лишайнике вы заговорите, когда попадёте в настоящую Шотландию, в Высокогорье или даже в прибрежные городки как Сент-Эндрюс. В этой заметке я расскажу в прозе, иногда стихами об уникальном микро-организме, что неразрывно связан с гордостью Шотландии и национальным достоянием страны.
Лишайники поселяются там, где не выживет никакое другое растение. Это — первопроходцы, пионеры растительности. Разноцветной чешуйчатой корочкой они покрывают стены каменных зданий, старых деревьёв, кутарников. Другие виды лишайников свисают с ветвей деревьев, придавая лесу таинственный, волшебный вид.
«Цепкий плаун (мох) колючими хищными лапами ложится на темно-зелёную, пышную грудь лишаёв.
Наиболее неприхотливы накипные лишайники, напоминающие разноцветные корочки. Они настолько плотно врастают в скалы и горные породы.
Лакмус — старейший индикатор, используемый в химии. Всем известны лакмусовые бумажки, представляющие из себя пропитанную лакмусом фильтровальную бумагу. Лакмус и близкий к нему орхинол получают из лишайников рода Рочелла (Roccella). Помните из школьной программы химии — лакмусовая бумага? Впервые лакмус был применён в качестве химического реагента и индикатора других веществ около 1300 г. испанским врачом и алхимиком Арнальдусом де Виланова (Arnaldus de Villanova).
В тундре, в лесах с суровым климатом ягель, разновидность лишайника на вес золота у рогатых животных. Зимой олени и горные бараны без лишайников пропали бы. Олени и бараны своими широкими копытами усердно раскапывают снег и добираются до ягеля. Кстати сказать, ягель чрезвычайно морозостоек, однако растёт — очень медленно, считанные миллиметры в год.
Лишайники любят морской климат, влагу. Поэтому некоторые их виды можно видеть на валунах, прибрежных камнях, скалах.
Существует более 25 тыс. разновидностей лишайника. Обычно лишайники делятся на три общих вида: накипные (на окаменелостях: асципилия калоплака, (к)сантория лецидея), листоватые (пармелия), куститые (как трубочки, воронки на шотландских деревьях, известные под названием кладония цетрария).
Лишайник — Цетрария исландская (Cetraria islandica) внешне напоминает строение лёгких. Многие народности применяли лекарство из этого лишайника против многих недугов. Народная медицина использовала исландский мох издавна. Конечно, названия его в разных местностях были иными — лопастянка, сухоборный мох и другие. Лечили им бронхиты, другие простудные заболевания, различные воспалительные процессы желудочно-кишечного тракта. Помогали препараты из цетрарии при излечении гнойных ран, ожогов, обморожений. Даже излечивала чахотку, поднимала на ноги совсем безнадёжно больных людей. Серьезные исследования показали, что антимикробным действием в лишайнике обладает прежде всего усниновая кислота — сильный природный антибиотик. Да и противовирусное действие это лишайниковое вещество оказывает. В современной медицине применяют в основном натриевую соль усниновой кислоты — уснинат натрия. Во время постоянных простуд, бронхитов, кашля — заварите в термосе столовую ложку исландского мха для принятия натощак ¾ раза в день по две столовых ложки.
В Исландии, например, до сих пор популярны сорта хлеба, выпекающие из порошка лишайника — кладония. Из одной части лишайниковой и одной части пшеничной муки получается вкусное печенье. Скандинавские моряки брали с собой хлеб, испеченный с добавлением лишайниковой муки. Такой хлеб долго не плесневеет и меньше страдает от жучков. С добавками Цетрарии исландской можно приготовить самые раз- ные блюда: кисели, студни, закусочные пасты. Во всех рецептах используют лишайник, отмытый от лишайниковых кислот.
То, что касается натурального красителя — тут лишайник незаменим. Лишайники были одним из источников получения пурпурной краски, и эта краска была даже более привлекательна, чем знаменитый тирский пурпур, получаемый из моллюсков. Гай Плиний Старший пишет, что пурпур начали смешивать с красителями сухопутного происхождения: материю, окрашенную кермесом, перекрашивали пурпуром, чтобы получить hisginum (греческая краска растительного происхождения). Лишайниковый пурпур был известен древним египтянам, финикийцам, грекам, римлянам. Его получали из лишайника Рочеллы красильной (Roccella tinctoria), растущего на прибрежных средиземноморских скалах. Лишайники были одним из источников получения пурпурной краски, и эта краска была даже более привлекательна, чем знаменитый тирский пурпур, получаемый из моллюсков.
После падения Римской империи искусство окраски с помощью лишайников в Западной Европе было утеряно на протяжении нескольких веков. Этому способствовало вторжение арабов, которые считали мочевину, необходимую в производстве краски, нечистой. И только в 15 веке флорентийский купец Федериго возродил этот процесс после поездок на греческие острова. Он вернулся во Флоренцию и основал производство краски, сохраняя секрет в течение нескольких лет.
Лишайники являются растениями экстремальных ситуаций. Характерной чертой лишайников является их способность очень бы стро впитывать влагу в виде тумана, росы, дождя, снега, причем количество поглощенной воды у некоторых слизистых лишайников достигает 4000% от их сухой массы. Климат суровый и влажный, такой как в горной Шотландии, — обычная добротная среда жизни и распространения лишайников.
Известный шотландский твид — харрисовый твид, который производят на гэльско-говорящих Внешних Гебридах. И это благодаря не только овцам, их шерсти, но благодаря лишайникам. Ныне на одном только острове Льюис работают 750 прядильщиков. Еще 350 выделывают и красят полотно на небольших текстильных фабриках. Примерно столько же занято и на Харрисе, Барре и Уйсте. В день, в хороший день, один 'твидовый надомник' может выдавать 25 метров первоклассного твидового полотна шириной 150 сантиметров. Больше никто не делает иначе пойдёт брак. Настоящий твид всегда окрашивают растительной краской. Коричневую, желто коричневую и красную краску получают из лишайников; зеленоватую — из ирисов и вереска; синюю — из импортировавшегося индиго. Коричневая краска из лишайников популярна и сегодня, так как придает твиду мягкость и аромат.
Лишайниковая краска дает наиболее ценные цвета в шотландской одежде, такие как желто-коричневые и красно-пурпурные оттенки. Полный же спектр оттенков можно получить, смешивая одни цвета с другими. Так, смешивая желтую лишайниковую краску с синим индиго, получали зеленый цвет. Лишайники, использовавшиеся для получения коричневой краски, были листоватыми видами, принадлежащими к роду — Пармелия (Parmelia) и их было легко собирать с камней во влажную осеннюю погоду. Такая лишайниковая краска никогда не производилась в больших промышленных масштабах, а только отдельными фермерами в небольшом количестве. Наиболее часто используемым видом была Пармелия пупковидная (Parmelia omphalodes) и сейчас обычная в западных районах Шотландии. Лишайники высушивали и запасали в мешках. Шерсть, которую окрашивали, сначала хорошенько мыли в горячем растворе соды и мыла, а затем отполаскивали в проточной воде, которая в Шотландии торфяная и кислая. После этого большой чан наполняли чередующимися слоями лишайников и шерсти, взяты ми в пропорции один к одному. Затем котел заливали торфяной водой и варили до получения требуемого оттенка. Окраска получалась очень прочная и не выцветала. Кроме того, лишайниковая краска при дает шерсти приятный запах и отпугивает моль, которая не любит вкус лишайниковых веществ.
Красота лишайников божественна. Именно узорчатыми нашлёпками красуется на деревьях лишайник пармелия. Жёлто — оранжевый, издалека заметный лишайник — стенная золотянка, или ксантория. Она действительно золотистого цвета, горит на стволе так ярко, что непонятным кажется, почему не блестит. Словно не природа её сотворила, а умелый ювелир.
Природа дарит нам эти краски, лечение, торжество добра.
Ода лишайнику завершу стихами:
Наша земля ― голова великана,
Мы же ― зверушки, в трущобах волос,
Горы ― короста, лишай ― океаны,
В вечность уходит хозяина нос.
Берегите нашу эко-систему, наш индикатор чистоты — лишайник. Шотладния гордится своим индикатором чистоты атмосферного воздуха по праву. За этим и стоит приехать в Шотландию.
Сказочными деревья, сказочными пни, сказочными камни вокруг нас делают именно лишайники!
Читайте также: