Проекты

Использование растительных пигментов как альтернативы синтетических кислотно-основных индикаторов

Работа победителя открытой городской научно-практической конференции «Старт в медицину» в секции «Экология и эволюция» среди индивидуальных работ учащихся 10−11 классов

Направление работы: Экология
Авторы работы: ГБОУ Школа № 444
Предметы: Биология, Экология
Классы: 10 класс
Мероприятия: Открытая городская научно-практическая конференция «Старт в медицину», 12–14 апреля 2018 года

Химическая промышленность может приносить природе в целом и людям, в частности, значительный вред. Современная наука изобретает различные способы уменьшения этого вреда, однако параллельно с этим появляются новые синтетические вещества и новые способы производства, строятся новые предприятия.

Эта проблема глобальна, однако каждый человек может внести свой посильный вклад в её решение – снижая потребление синтетических материалов и электроэнергии на бытовом уровне, занимаясь научно-исследовательской деятельностью.

Наиболее распространённые кислотно-основные индикаторы – метилоранж, метиловый красный, тимоловый синий, фенолфталеин – являются продуктами химической промышленности, которая оказывает губительное влияние на природу. Синтетические индикаторы труднодоступны, и, как следствие, имеют высокую стоимость. Кроме того, проводились исследования, выявившие негативное влияние некоторых синтетических индикаторов на живые организмы. Именно поэтому получение кислотно-основных индикаторов природного происхождения так важно.

Известно, что некоторые растительные пигменты (например, антоцианы) проявляют индикаторные свойства. Это означает, что их можно использовать в качестве кислотно-основных индикаторов.

Цели

Поиск экологически чистых аналогов часто используемых синтетических кислотно-основных индикаторов, разработка способов их применения.

Содержание работы

Для изучения цветовых переходов некоторых растительных пигментов в средах с различной кислотностью было проведено несколько серий экспериментов.

Реактивы: соки свёклы и краснокочанной капусты (разбавленные в соотношении 1:5); раствор каркаде (0,3%-й); раствор куркумы (0,4%-й); полоски офисной бумаги, пропитанные каждым соком (раствором) и высушенные на воздухе; полоска с наклеенными на неё кусочками указанных выше четырёх полосок – по аналогии с современной универсальной индикаторной бумагой; 10%-ные водные р-ры лимонной кислоты (C6H8O7), питьевой соды (NaHCO3), аммиака (NH3) с pH = 1, 8 и 11 соответственно.

В ходе проведённых экспериментов автор узнал цвета реактивов только при четырёх значениях pH, поэтому сказать, что их цветовые переходы точно совпадают с цветовыми переходами соответствующих индикаторов, мы не можем.

Для оценки перспектив использования самодельных индикаторов в школах было проведено анкетирование школьных учителей химии. В нём приняли участие 64 человека. Большая часть респондентов (71,4%) готова использовать самодельные индикаторы в своей работе.

В результате анализа экспериментов и опроса выделены достоинства самодельных индикаторов: невысокая стоимость, простота изготовления, безвредность, легкодоступность, а также ряд недостатков: недолговечность и необходимость самостоятельного приготовления.

Выводы

1. Химическая промышленность оказывает негативное влияние на природу. Сокращение потребления продуктов химической промышленности (в частности, кислотно-основных индикаторов) может привести к улучшению экологического состояния Земли.

2. Индикаторные свойства проявляют такие растительные пигменты, как антоцианы, каротиноиды и куркуминоиды. Они содержатся в некоторых недорогих и легкодоступных продуктах.

3. В результате нескольких серий опытов было установлено, что соки и растворы некоторых пищевых продуктов, а также пропитанные ими бумажки реагируют на различные кислотно-основные среды.

4. Исследованные кислотно-основные индикаторы можно применять в лабораториях, для занятий в школах и университетах, а также в полевых исследованиях.

5. Растительные пигменты являются более доступными, дешёвыми и экологически чистыми аналогами современных кислотно-основных индикаторов. Однако их повсеместное использование и промышленное производство на данный момент невозможны. Одной из самых важных причин является недолговечность природного сырья по сравнению с синтетическим