Исследование возможности замены синтетических индикаторов натуральными | Статья в журнале «Молодой ученый»

Автор:

Рубрика: Химия

Опубликовано в Молодой учёный №19 (78) ноябрь-2 2014 г.

Дата публикации: 18.11.2014

Статья просмотрена: 658 раз

Библиографическое описание:

Абдрахманова Г. А. Исследование возможности замены синтетических индикаторов натуральными // Молодой ученый. — 2014. — №19. — С. 49-52. — URL https://moluch.ru/archive/78/13688/ (дата обращения: 19.12.2018).

Индикаторы — соединения, способные изменять цвет в зависимости от кислотности среды, широко используются в современном химическом анализе веществ [1]. Искусственные индикаторы получают химическим синтезом из различных органических веществ [2].

Целью моей работы являлось найти вещества с меньшей токсичностью, которые можно использовать в качестве индикаторов в химических лабораториях, поскольку, работа с любыми синтетическими химическими веществами несет в себе определенный риск для здоровья организма.

Синтетические индикаторы — химические вещества, главным образом слабые органические кислоты, способные менять свой цвет в зависимости от среды раствора и получаемые благодаря синтезу органических веществ.

Целесообразно использовать классификацию для индикаторов, согласующуюся по типу реакции:

1.               Окислительно-восстановительные индикаторы.

2.               Индикаторы присоединения ионов

а)     Металлохромные индикаторы.

б)     Осадкообразующие индикаторы. Адсорбционные.

в)     Кислотно-основные индикаторы:

Окислительно-восстановительные индикаторы — это органические соединения, способные изменять цвет в растворе в зависимости от окислительно-восстановительного потенциала (E). Примером таких индикаторов могут служить — вариаминовый синий или галлоцианин.

Все индикаторы присоединения ионов в общем смысле имеют одинаковую природу, ион водорода занимает место ионов металла при переходе от металлохромных к кислотно-основным индикаторам, и фактически все индикаторы в некотором смысле реагируют на ион водорода.

Металлохромные индикаторы — металл-индикаторы, органические соединения, которые используют для установления точки эквивалентности комплексонометрическом титровании. Изменение окраски в таких индикаторах ведётся благодаря образованию устойчивых комплексов с металлами. Это такие индикаторы, как металлофталеин и эриохромовые красители.

Адсорбционные индикаторы — органические соединения, используемые для определения конечной точки при титровании по методу осаждения. К таким индикаторам относят метаниловый жёлтый и тартразин.

Кислотно-основные индикаторы — органические соединения, способные изменять цвет в зависимости от кислотности среды. Используются для определения рН водных растворов. Из индикаторов присоединения ионов кислотно-основные являются самыми «популярными», претерпевают хорошо заметное изменение окраски в зависимости от значения рН и именно они используются на уроках химии в общеобразовательных учреждениях. Самые распространённые кислотно-основные индикаторы — это фенолфталеин, лакмус и метиловый оранжевый [1].

Все индикаторы, которые в наше время широко используются на уроках химии и в лабораториях получают благодаря синтезу органических веществ. Органический синтез обосновал отдельный раздел органической химии и технологии, которая изучает способы получения органических веществ с ценными физическими, химическими или биологическими свойствами.

К примеру можно привести получение самого распространённого индикатора фенолфталеина. На рисунке 1 приведена структурная формула фенолфталеина.

00001551

Рис. 1. Фенолфталеин

 

Наряду с синтетическими индикаторами, также существуют природные или натуральные индикаторы, которые являются особым пигментом группы антоцианов и содержатся в экстрактах и соках некоторых растений, а также проявляют кислотно-основные свойства. Наиболее известные вещества, содержащие пигмент группы антоцианов это: бразилин (C16H14O4), куркумин (C21H20O6) и карминовая кислота (C22H20O13).

Антоцианы определяют цвет лепестков и плодов растений, окраска которых зависит от pH клеточного сока, и может меняться. С химической точки зрения антоцианы относятся к группе флавонойдов, являются растительными гликозидами, содержащими в качестве агликона гидрокси-производные дифенилхромена. В силу высокой электрофильности окраска антоцианов обуславливается их чувствительностью к pH.

Рис. 2. R = H (цианидин)

 

Самые распространенные растения, содержащие антоцианы: свекла красная, черная смородина, малина, клубника, клюква, вишня, виноград, ежевика, морковь, карри порошок, сок красной капусты и др. Кроме этого, антоцианы, оказывая бактерицидное действие, используются в медицине в комплексной борьбе с простудными заболеваниями.

Исходя из установленных мной требований: контрастный цвет перехода окраски, широкий интервал перехода, доступность растений, были получены концентрированные соки ягод: черной смородины, малины, клубники, клюквы, вишни, и красной капусты. Антоцианы легко растворимы в воде и полярных растворителях, малорастворимы в спирте и нерастворимы в неполярных растворителях. Концентрат ягодного сока был разбавлен этиловым спиртом, в соотношении 1:2, с целью предотвращения скисания. При проверке действия полученных растворов на различную среду, оказалось, что все приготовленные индикаторы меняют цвет. Выбранные концентраты соков в кислой среде изменяют цвет на красный, а в щелочной среде на цвет от синего к желтому. Также была изготовлена индикаторная бумага, методом пропитывания фильтровальной бумаги соком красной капусты.

Важными показателями характеристики индикатора являются интервал перехода и интенсивность окраски [3]. Для определения интервала перехода природных индикаторов были получены 0,1 % растворы соков и использовалась серия пробирок кислот и оснований с растворами рН от 1 до 14.

Например, в ходе эксперимента было определено, что сок красной капусты может использоваться в интервале рН от 2 до 12 (таблица 1).

Таблица 1

Изменение цвета сока красной капусты в зависимости от рН среды

Индикатор

Интервал перехода рН цвет

Сок красной капусты

2–4

оттенки красного

5–6

бледно-фиолетовый

7–11

оттенки синего

12

светло-желтый

 

К преимуществам органических индикаторов относятся: легкая доступность сырья для приготовления, экономичность, экологичность, дешевизна, быстрота и наглядность, а также безопасность студентов при проведении процесса индикации. В результате проведенного исследования было установлено, что на практических занятиях при проведении лабораторных работ, возможна замена синтетических химических индикаторов натуральными, которые в некоторых случаях являются более удобными и практичными.

И последнее о растительных индикаторах. Некогда было в моде писать приглашения на лепестках цветов; а писали надписи раствором кислоты или щёлочи, пользуясь тонким пером или заострённой палочкой. Мы предлагаем вам потренироваться в составлении таких приглашений, используя природные индикаторы. Данный вопрос затрагивает глобальные проблемы современности — проблему экологии и экономики. А как? Это надо изучать, доказывать, аргументировать. Мы только находим то, что всегда существовало. Таким образом, данное исследование остается перспективой для дальнейшей работы в этом направлении.

Рис. 3. Ягоды для приготовления индикатора

 

Изменение цвета приготовленных натуральных индикаторов в зависимости от среды

Рис. 4. Кислая среда Щелочная среда

 

Шкала перехода универсального синтетического индикатора

Индикатор

Рис. 5. Шкала перехода универсально индикатора

 

Литература:

 

1.        Индикаторы. Том1 // Перевод с английского — И. В. Матвеевой, под редакцией И. Н. Марова.- М.: Мир 1976, — 190 с.

2.        Ахметов Н. С. Общая и неорганическая химия. М.: Высшая школа, 2009. — 743 с.

3.        Гельфман М. И. Юстратов В. П. Неорганическая химия (учебное пособие). — Спб.: Лань., 2009. — 528 с.

 

Основные термины (генерируются автоматически): индикатор, красная капуста, вещество, индикатор присоединения ионов, интервал перехода, цвет, черная смородина, кислая среда, ион водорода, Щелочная среда.


Похожие статьи

pH показатели воды в районах Южного федерального округа

В щелочной среде быстрее развиваются бактерии и вирусы.

Для грубой оценки концентрации водородных ионов используются кислотно-основные индикаторы— органические красители, цвет которых зависит от pH среды.

Растительные пигменты как альтернатива синтетическим...

краснокочанная капуста, щелочная среда, индикатор, пигмент, краситель, мытье посуды, корнеплод свеклы, химический эксперимент, красный тюльпан, луковая шелуха.

Определение числа электродонорства при окислении некоторых...

Похожие статьи. Автоматическое определение фтористого водорода в газовых средах. Определение электропроводности неводных и смешанных сред, содержащих ионы различных металлов.

Определение электропроводности неводных и смешанных сред...

Для изучения поведения ионов благородных (платина, родий, палладий и т. д.) и других металлов (кобальт, висмут, железо и т. д.) в присутствии различных по природе и концентрации фоновых электролитов и инертных растворителей были проведены исследования в уксусной...

Состав, структура, устойчивость dl-тартратов циркония...

Если концентрация, ионов водорода меньше 1.6 моль/л, от кислоты, отщепляется два иона водорода, и тогда имеет место реакция

Комплексообразование dl- винной кислоты начинается в кислой среде (рис.1) на начальном этапе образуется ZrHT+, который далее...

Закономерности и описание сверхстехиометрической сорбции...

Ионы водорода перходят в раствор сорбата.

Концентрирование долгоживущих альфа-излучающих нуклидов актинидных элементов при анализе объектов окружающей среды: обзор.

Эколого-аналитический мониторинг снежного покрова городов...

Количественной характеристикой кислотности среды является водородный показатель рН.

Реактив Несслера должен образовать с ионом NH4+ аморфный осадок красно-бурого цвета.

Здесь сначала регистрировали фоновую кривую (красная линия), потом добавляли пробу 1 мл...

Значение серосодержащих реагентов в амперометрическом...

Наиболее обычной является «первичная» форма, получающаяся в кислых средах и при этом в комплексообразовании участвует тиолат-ион.

Переход кислых солей в средние при подщелачивании или, наоборот, средних в кислые при подкислении среды происходит по...

pH показатели воды в районах Южного федерального округа

В щелочной среде быстрее развиваются бактерии и вирусы.

Для грубой оценки концентрации водородных ионов используются кислотно-основные индикаторы— органические красители, цвет которых зависит от pH среды.

Растительные пигменты как альтернатива синтетическим...

краснокочанная капуста, щелочная среда, индикатор, пигмент, краситель, мытье посуды, корнеплод свеклы, химический эксперимент, красный тюльпан, луковая шелуха.

Определение числа электродонорства при окислении некоторых...

Похожие статьи. Автоматическое определение фтористого водорода в газовых средах. Определение электропроводности неводных и смешанных сред, содержащих ионы различных металлов.

Определение электропроводности неводных и смешанных сред...

Для изучения поведения ионов благородных (платина, родий, палладий и т. д.) и других металлов (кобальт, висмут, железо и т. д.) в присутствии различных по природе и концентрации фоновых электролитов и инертных растворителей были проведены исследования в уксусной...

Состав, структура, устойчивость dl-тартратов циркония...

Если концентрация, ионов водорода меньше 1.6 моль/л, от кислоты, отщепляется два иона водорода, и тогда имеет место реакция

Комплексообразование dl- винной кислоты начинается в кислой среде (рис.1) на начальном этапе образуется ZrHT+, который далее...

Закономерности и описание сверхстехиометрической сорбции...

Ионы водорода перходят в раствор сорбата.

Концентрирование долгоживущих альфа-излучающих нуклидов актинидных элементов при анализе объектов окружающей среды: обзор.

Эколого-аналитический мониторинг снежного покрова городов...

Количественной характеристикой кислотности среды является водородный показатель рН.

Реактив Несслера должен образовать с ионом NH4+ аморфный осадок красно-бурого цвета.

Здесь сначала регистрировали фоновую кривую (красная линия), потом добавляли пробу 1 мл...

Значение серосодержащих реагентов в амперометрическом...

Наиболее обычной является «первичная» форма, получающаяся в кислых средах и при этом в комплексообразовании участвует тиолат-ион.

Переход кислых солей в средние при подщелачивании или, наоборот, средних в кислые при подкислении среды происходит по...

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

pH показатели воды в районах Южного федерального округа

В щелочной среде быстрее развиваются бактерии и вирусы.

Для грубой оценки концентрации водородных ионов используются кислотно-основные индикаторы— органические красители, цвет которых зависит от pH среды.

Растительные пигменты как альтернатива синтетическим...

краснокочанная капуста, щелочная среда, индикатор, пигмент, краситель, мытье посуды, корнеплод свеклы, химический эксперимент, красный тюльпан, луковая шелуха.

Определение числа электродонорства при окислении некоторых...

Похожие статьи. Автоматическое определение фтористого водорода в газовых средах. Определение электропроводности неводных и смешанных сред, содержащих ионы различных металлов.

Определение электропроводности неводных и смешанных сред...

Для изучения поведения ионов благородных (платина, родий, палладий и т. д.) и других металлов (кобальт, висмут, железо и т. д.) в присутствии различных по природе и концентрации фоновых электролитов и инертных растворителей были проведены исследования в уксусной...

Состав, структура, устойчивость dl-тартратов циркония...

Если концентрация, ионов водорода меньше 1.6 моль/л, от кислоты, отщепляется два иона водорода, и тогда имеет место реакция

Комплексообразование dl- винной кислоты начинается в кислой среде (рис.1) на начальном этапе образуется ZrHT+, который далее...

Закономерности и описание сверхстехиометрической сорбции...

Ионы водорода перходят в раствор сорбата.

Концентрирование долгоживущих альфа-излучающих нуклидов актинидных элементов при анализе объектов окружающей среды: обзор.

Эколого-аналитический мониторинг снежного покрова городов...

Количественной характеристикой кислотности среды является водородный показатель рН.

Реактив Несслера должен образовать с ионом NH4+ аморфный осадок красно-бурого цвета.

Здесь сначала регистрировали фоновую кривую (красная линия), потом добавляли пробу 1 мл...

Значение серосодержащих реагентов в амперометрическом...

Наиболее обычной является «первичная» форма, получающаяся в кислых средах и при этом в комплексообразовании участвует тиолат-ион.

Переход кислых солей в средние при подщелачивании или, наоборот, средних в кислые при подкислении среды происходит по...

pH показатели воды в районах Южного федерального округа

В щелочной среде быстрее развиваются бактерии и вирусы.

Для грубой оценки концентрации водородных ионов используются кислотно-основные индикаторы— органические красители, цвет которых зависит от pH среды.

Растительные пигменты как альтернатива синтетическим...

краснокочанная капуста, щелочная среда, индикатор, пигмент, краситель, мытье посуды, корнеплод свеклы, химический эксперимент, красный тюльпан, луковая шелуха.

Определение числа электродонорства при окислении некоторых...

Похожие статьи. Автоматическое определение фтористого водорода в газовых средах. Определение электропроводности неводных и смешанных сред, содержащих ионы различных металлов.

Определение электропроводности неводных и смешанных сред...

Для изучения поведения ионов благородных (платина, родий, палладий и т. д.) и других металлов (кобальт, висмут, железо и т. д.) в присутствии различных по природе и концентрации фоновых электролитов и инертных растворителей были проведены исследования в уксусной...

Состав, структура, устойчивость dl-тартратов циркония...

Если концентрация, ионов водорода меньше 1.6 моль/л, от кислоты, отщепляется два иона водорода, и тогда имеет место реакция

Комплексообразование dl- винной кислоты начинается в кислой среде (рис.1) на начальном этапе образуется ZrHT+, который далее...

Закономерности и описание сверхстехиометрической сорбции...

Ионы водорода перходят в раствор сорбата.

Концентрирование долгоживущих альфа-излучающих нуклидов актинидных элементов при анализе объектов окружающей среды: обзор.

Эколого-аналитический мониторинг снежного покрова городов...

Количественной характеристикой кислотности среды является водородный показатель рН.

Реактив Несслера должен образовать с ионом NH4+ аморфный осадок красно-бурого цвета.

Здесь сначала регистрировали фоновую кривую (красная линия), потом добавляли пробу 1 мл...

Значение серосодержащих реагентов в амперометрическом...

Наиболее обычной является «первичная» форма, получающаяся в кислых средах и при этом в комплексообразовании участвует тиолат-ион.

Переход кислых солей в средние при подщелачивании или, наоборот, средних в кислые при подкислении среды происходит по...

Задать вопрос