Проектно-исследовательская работа "Растительные индикаторы" (8 класс)

Муниципальное бюджетное  общеобразовательное учреждение

 Нижнеингашская средняя общеобразовательная школа № 1 имени кавалера

ордена Славы трех степеней П. И. Шатова 

ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА

«Растительные индикаторы»

                                   Выполнил:  

                                                             Лысенко Антон 8 «А» класс

                                                                      Руководитель:

                                                                     Кучкова Елена Сергеевна                                                                                                                                                                                                    учитель химии МБОУ НСОШ  №1

П. Нижний Ингаш   2018 г

Содержание

Введение.

Глава I Теоритическая часть.

1. Что такое индикаторы?

2. История образования индикаторов.

3. Природные индикаторы - антоцианы.

4. Биологический эффект антоцианов.

5. Антоцианы в исследуемых объектах.

Глава II  Практическая часть.

1.      Приготовление экстрактов исследуемых объектов.

2.      Обнаружение антоцианов в  исследуемых объектах.

Выводы.

Список   литературы.

Приложение 1

Приложение 2

Введение.

Природа – удивительное творение Вселенной. Мир  природы красив, таинственен и сложен. Этот мир богат разнообразием фауны и флоры. Данная работа посвящена уникальным свойствам растений, которые не перестают удивлять человечество.

Царство растений удивляет нас своим многообразием цветовых оттенков. Цветовая палитра настолько разнообразна, что невозможно сказать, сколько цветов и их оттенков существует в мире растений. Таким образом, возникает вопрос – от чего зависит окраска тех или иных растений?  Что они содержат в себе? И каковы их свойства? Оказывается, цвет растений определяется химическим составом клеточного содержимого каждого растения. А точнее, всему виной являются так называемые  биофлавониды. Это химические природные соединения, придающие определенный  цветовой оттенок и свойства любому растению. Поэтому биофлавонидов  существует множество. К ним относятся антоцианы, ксантофиллы, каротиноиды, катехины, флавонолы, флавононы и другие.

Польза  многих  растений несомненна. Поэтому недаром возникла народная медицина, основанная на уникальных и лекарственных свойствах растений. И она определяется  в том числе и  присутствием в них  биофлавонидов.  К биофлавонидам относятся антоцианы, они играют большую роль в медицине,  выступают в виде антиоксидантов и содержатся в разных продуктах: клюква, черник, черноплодная рябина свёкла, клубника – с ними мы и проведём лабораторное исследование.

Актуальность темы заключается в том, что на сегодня все больше и больше интересуют свойства растительных объектов для применения и использования их  в разных областях науки, таких как химия, биология и медицина.

Цель работы: с помощью исследования доказать наличие природных индикаторов –  пигментов - антоцианов в растительных объектах и изучить их свойства.

Задачи исследования:

Изучить литературные источники по данному вопросу;

Исследовать природные объекты на наличие индикаторов – антоцианов;

Доказать индикаторные свойства растительных пигментов – антоцианов;

Выявить значение и биохимическую роль природных объектов, содержащих антоцианы.

Гипотеза: растения, имеющие яркую окраску плодов и  корнеплодов, содержат в своем составе вещества – антоцианы, обладающие свойствами индикаторов.

Объекты исследования: ягоды клубники,  черники, клюквы,  плоды   черноплодной рябины, корнеплоды столовой  свеклы

Предмет исследования: наличие биофлавонидов – антоцианов.

Методы исследования:  лабораторный опыт, наблюдение.

Теоретическая часть

1.Что такое индикаторы

            Индикаторы – вещества, позволяющие следить за составом среды или за протеканием химической реакции. На сегодняшний день в химии известно большое количество различных индикаторов как химических, так и природных.

К химическим индикаторам относятся такие как, кислотно-основные, универсальные, окислительно-восстановительные, адсорбционные, флуоресцентные, комплексонометрические и другие.  Чаще всего в лабораториях используют кислотно-основные индикаторы. К ним относятся фенолфталеин, лакмус, метиловый оранжевый, бромтимоловый синий и другие.

Кислотно-основные индикаторы – это органические соединения, способные изменять цвет в растворе при изменении кислотности.  Таких индикаторов известно множество, и каждый из них имеет свою область применения.

Также индикаторы можно найти среди природных объектов. Пигменты многих растений способны менять цвет в зависимости от кислотности клеточного сока. Пигменты являются индикаторами, которые можно применить для исследования кислотности других растворов. Общее название таких растительных пигментов биофлавониды. В эту группу входят так называемые антоцианы, которые обладают хорошими индикаторными свойствами.

2. История образования индикаторов

Самый известно используемый в химии растительный кислотно-основной индикатор – лакмус. Он был известен уже в Древнем Египте и в Древнем Риме, где его использовали в качестве фиолетовой краски-заменителя дорогостоящего пурпура. Готовили лакмус из специальных видов лишайников. Измельченные лишайники увлажняли, а затем добавляли в эту смесь золу и соду. Приготовленную смесь помещали в деревянные бочки, добавляли мочу и выдерживали длительное время. Постепенно раствор приобретал темно-синий цвет. Его упаривали и в таком виде применяли для окрашивания тканей. Позже лакмус был открыт в 1663 году. Он представлял собой водный раствор лишайника, растущего на скалах в Шотландии.

Роберт  Бойль

 «В лабораторию известного английского ученого физика и химика Роберта Бойля, вошел садовник и поставил в углу корзину с темно- фиолетовыми фиалками. В это время  Бойль собирался проводить опыт по получению серной кислоты. Восхищенный красотой и ароматом фиалок ученый, захватив с собой букетик, направился в лабораторию. Лаборант сообщил Бойлю, что вчера доставили две бутылки соляной кислоты из Амстердама. Бойлю захотелось взглянуть на эту кислоту и, чтобы помочь лаборанту налить кислоту, он положил фиалки на стол. Затем, прежде чем отправиться в кабинет, он взял свой букетик и заметил, что фиалки слегка дымились  от попавших на них брызг кислоты. Чтобы промыть цветы, он опустил их в стакан с водой. Через некоторое время он бросил взгляд на стакан с фиалками, и случилось чудо: темно-фиолетовые фиалки стали красными. Естественно, ученый начал исследование. Он  обнаружил, что и другие кислоты окрашивают лепестки фиалок в красный цвет. Он подумал, что если приготовить из лепестков настой и добавить его к исследуемому раствору, то можно будет узнать, кислый он или нет. Бойль начал готовить настои из других растений:  целебных трав, древесной коры, корней растений и др. 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 была создана первая лакмусовая бумага, которая имеется в любой химической лаборатории. Таким образом было открыто одно из первых веществ, которое Бойль уже тогда назвал «индикатором»

3. Природные индикаторы - антоцианы.

С древности люди уделяли большое внимание наблюдениям за природой. И в наше время учение многих стран все больше и больше стали обращаться к природным индикаторам. Пигменты многих растений способны изменять цвет в зависимости от кислотности клеточного сока. Поэтому растительные пигменты являются индикаторами, которые можно применять для исследования кислотности других растворов.

Антоцианы – это природные  пигменты из группы флавонидов. Известно большое количество объектов, богатыми антоцианами - это малина, клубника, земляника, вишня, слива, краснокочанная капуста, черный виноград, свекла, черника, голубика, клюква и многие другие.

Антоцианы придают фиолетовый, синий, коричневый, красный или оранжевый цвета плодам. Такое многообразие объясняется тем, что цвет изменяется в зависимости от баланса кислот и щелочей.

Строение антоцианов установлено в 1913 году немецким биохимиком Р..Вильштеттером. Первый химический синтез осуществлен в 1928 году английским химиком Р.Робинсоном. Образованию антоцианов благоприятствуют низкая температура, интенсивное освещение.

Антоцианы обладают хорошими индикаторными свойствами: в нейтральной среде приобретают пурпурную окраску, в кислой среде – красный цвет, в щелочной среде – зелено-желтый цвет.

Антоцианы очень часто определяют цвет лепестков, плодов и осенних листьев. Они обычно придают фиолетовую, синюю, коричневую, красную окраску. Эта окраска часто зависит от рН клеточного содержимого, и потому может меняться при созревании плодов, отцветании цветков в процессах, сопровождающихся закислением клеточного сока.

4.      Биологический эффект антоцианов.

Поступая в организм человека с фруктами и овощами, антоцианы проявляют действие, схожее с витамином Р, они поддерживают нормальное состояние кровяного давления и сосудов, предупреждая внутренние кровоизлияния. Антоцианы требуются клеткам головного мозга, улучшают память.

В сутки здоровому человеку необходимо не менее 200 мг этих веществ, а в случае болезни – не менее 300 мг. Они не способны накапливаться в организме, поэтому быстро выводятся из него. Антоцианы оказывают бактерицидное действие – они могут уничтожать различные виды вредоносных бактерий. Впервые этот эффект использовали при изготовлении красного виноградного вина, которое не портилось при длительном хранении. Теперь антоцианы используются в комплексной борьбе с простудными заболеваниями, они помогают иммунной системе справляться с инфекцией. Полезные свойства антоцианов используются в медицине при производстве различных биологических добавок, особенно для применения в офтальмологии. Ученые обнаружили, что антоцианы хорошо накапливаются в тканях сетчатки.

5.      Антоцианы в  исследуемых объектах.

В клюкве содержатся мощные антиоксиданты – антоцианы, обеспечивающие её лечебное свойство. Благодаря употреблению клюквы улучшается пищеварение и аппетит. Она усиливает выработку сока поджелудочной железы, что приводит к излечению воспалений поджелудочной железы и при гастрите с пониженной кислотностью.

В чернике содержится большое скопление антоцианов. Черника помогает снизить сахар крови. Это касается не только диабетиков: с годами содержание глюкозы в крови повышается у большинства людей. Чтобы получить всю эту пользу, ученые советуют съедать в день всего полстакана черники – свежей или замороженной.

Антоцианы в свекле есть, но в очень малых количествах. Есть данные, что употребление этого овоща снижает содержание избыточного холестерина в крови и улучшает жировой обмен. К полезным свойствам корнеплода относится способность задерживать развитие раковых клеток.

В клубнике тоже содержатся антоцианы. Сок клубники может помочь при лечении разных заболеваний, но лучше пить его в целях профилактики, чтобы он успел помочь организму не допустить недомоганий. Клубничный сок помогает наладить пищеварение и приводит в норму обмен веществ, снижает нагрузку на печень и желчный пузырь.

Содержание антоцианов в черноплодной рябине почти в 10 раз выше, чем в винограде, и почти в 20 раз выше, чем в клубнике или малине. Содержащиеся в черноплодной рябине вещества препятствует накоплению холестерина в артериях, что помогает в борьбе с атеросклерозом, благоприятно воздействуют на нервную систему.

Практическая часть

В качестве природных индикаторов были отобраны ягоды клубники, черноплодной рябины, черники, клюквы и корнеплоды свеклы. Это те природные объекты, которые содержат наибольшую концентрацию антоцианов. Для достижения цели работы были поставлены следующие задачи:

1) исследовать природные объекты на наличие индикаторов – антоцианов;

2) доказать индикаторные свойства растительных пигментов – антоцианов;

1. Приготовление экстрактов исследуемых объектах.

Для того чтобы сделать экстракты исследуемых объектах  я  измельчил растительные объекты (свеклу протер не терке, ягоды растолок). После этого я добавил теплой воды,  так как это приводит к разрушению мембран клеток, и антоцианы свободно выходят из клеток, окрашивая воду.  Получившиеся  растворы, я отфильтровал через фильтровальную бумагу. Таким образом я получил готовые экстракты  растительных  антоцианов для дальнейшего исследования. Приложение 1.

2.      Обнаружение антоцианов в  исследуемых объектах

Для того чтобы обнаружить антоцианы в исследуемых объектах я проводил качественные реакции с кислотой и щелочью. По несколько капель каждого экстракта я помещал в пробирки с кислотой и щелочью и наблюдал за изменением окраски.  Приложение 2.

 Результаты исследования приведены в таблице.

ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ	Кислая среда	Щелочная среда
Корнеплоды свеклы
Клубника
Черноплодная рябина
Клюква
Черника

Выводы.

По результатам нашего исследования были доказаны индикаторные свойства  исследуемых  растительных объектов, все данные природные объекты в кислотной среде преимущественно окрашиваются в красный цвет, а в щелочной среде – в зелено-желтый. И это доказывает, что  они  действительно содержат антоцианы. Данное исследование нам показало, что в природе существуют такие растительные объекты, которые меняют свою окраску в зависимости от кислотности среды. Поэтому мы можем назвать их растительными индикаторами.

В результате этой исследовательской работы я узнал, что среди природных объектов существует большое количество природных индикаторов, которые можно использовать и применять как в быту, так и в химии для  разных исследований.

            А также антоцианы часто применяются в медицине благодаря их уникальным свойствам. Антоцианы имеют огромное биохимическое значение. Антоцианы являются мощными антиоксидантами, нейтрализующими свободные радикалы, которые в свою очередь губительно действуют на наш организм. Таким образом, антоцианы являются гарантами долгой и здоровой жизни клеток, а значит,  продлевают и нашу жизнь.

Список литературы.

1. Ветчинский К.М. Растительный индикатор. М.: Просвещение, 2002. – 256с.

2. Вронский В.А. Растительный индикатор. - СПб.: Паритет, 2002. – 253с.

3. Галин Г.А. Растения помогают геологам. – М.: Наука, 1989. - 99с.

4. Зацер Л.М. К вопросу об использовании растений-индикаторов в химии. – М.: Наука, 2000. – 253с.

5. Леенсон И.А. Занимательная химия: 8-11 классы. - М.: Просвещение, 2001. – 102с.

6. Соколов В.А. Природные красители. М.: Просвещения, 1997.

7. Журнал « Химия в школе» №2, №8 – 2002 год.

8. Где содержатся биофлавониды  http://на-диету.рф/diety/bioflavonoidy/

9. http://goldstarinfo.ru/2014/03/16/vitaminy-v-klyukve-2/ Витамины в клюкве

10. http://www.live4ever.ru/black-ryabina.html Чем полезна черноплодная рябина?

11. http://snt.pp.ru/pages/gardening/aronia/aronia.htm?page=_meds Целебные свойства черноплодной рябины

12. http://www.bolshoyvopros.ru/questions/1731362-chem-polezny-antociany-svjokly.html Чем полезны антоцианы свеклы?

13. http://vesvnorme.net/zdorovoe-pitanie/antociany.html Антоцианы – свойства, применение, содержание в продуктах

14. http://hnotes.ru/method/svekla-stolovaya-istochnik-zdorovya-molodosti-i-kladez-vitaminov-1937 Свекла столовая – источник здоровья, молодости и кладезь витаминов

15. http://ru.centrmed.com/news/detail.php?ID=29791 Клубника: лакомство и лекарство

Приложение 1.

 

  

 

Приложение 2.

Опыт 1 Обнаружение антоцианов в корнеплодах свеклы.

Опыт 2 Обнаружение антоцианов в клубнике.

Опыт 3 Обнаружение антоцианов в черноплодной рябине.

Опыт 4 Обнаружение антоцианов в клюкве.

Опыт 5 Обнаружение антоцианов в чернике.

Общий результат по исследованию раствором кислоты.

Общий результат по исследованию раствором щелочи.

Краткое описание документа:

Исследовательская работа посвящена извлечению индикаторов из растительного сырья и применению их для определения кислотно-основных свойств растворов. В эту группу входят так называемые антоцианы, которые обладают хорошими индикаторными свойствами.

Работа выполненная в рамках внеурочной деятельности, представляет интерес для учащихся, которые стремятся познавать окружающий мир не только наблюдая за ним, но и исследуя его.