Категория: Разное

Универсальные индикаторы: Индикаторы — урок. Химия, 8 класс.

   20.08.2023  Комментировать

Привет, это мы — индикаторы



В статье рассмотрены несколько видов индикаторов: лабораторные и природные. Существуют универсальные индикаторы, которые являются смесью растворов, нанесённые на полоски бумаги, выпускающиеся со специальной рН-шкалой на упаковках. Помимо них есть кислотно-основные, который находятся в лаборатории в виде растворов: лакмус, фенолфталеин, метиловый оранжевый. Следующий вид — природные индикаторы, которые мы можем найти на нашей кухне. Благодаря таким индикаторам также можно определить кислотность или щёлочность растворов в бытовых условиях.

Ключевые слова: опыт Бойля, индикаторы, универсальные индикаторы, природные индикаторы, сок краснокочанной капусты, сок свеклы, моющие средства, pH-среды.

Английский ученый Роберт Бойль впервые обнаружил индикаторы в XVII веке. Однажды, во время проведения эксперимента, садовник принёс ему фиалки, но в связи с тем, что Бойль был занят, их пришлось оставить на столе.

В конце эксперимента английский ученый посмотрел на цветы — они дымились. Чтобы спасти их, он кинул фиалки в стакан с водой, при этом он увидел, что темно-фиолетовые лепестки стали красными. Проводя аналогичные эксперименты, Роберт Бойль обратил внимание на то, что цвет фиалок меняется в зависимости от того, в каком растворе они находятся.

Повторяя эксперимент Роберта Бойля, был проведен опыт на фиалках. Выявлено, что в кислой среде фиалка краснеет, а в щелочной желтеет. Этот опыт характерен для любых видов фиалок. В ходе проведения исследовательской работы было установлено, что отвар цветков декабриста также меняет свой цвет в зависимости от среды раствора. В нейтральной среде — розовый, в кислой — красный, а в щелочной — желтый.

Индикаторы — это вещества, изменяющие свою окраску в зависимости от среды раствора. В переводе с латинского слово «индикатор» означает «указатель». По природе происхождения индикаторы можно поделить на природные и лабораторные. Последние имеют различные классификации.

Одни из самых распространенных индикаторов — кислотно-основные, они изменяют цвет в зависимости от кислотности раствора. Примером таких веществ, которые используют чаще всего в лабораторной практике, являются фенолфталеин, лакмус, метиловый оранжевый [1, 2, 3]. С данными веществами были проведены опыты, которые показали, что фенолфталеин в щелочной среде окрасится в малиновый цвет, в кислой останется бесцветным, как и в нейтральной. Метиловый оранжевый в кислой среде стал красным, в щелочи — желтым, в нейтральной — оранжевый. Лакмус в кислой среде стал красным, в щелочи — синий, в нейтральной среде — фиолетовый. Другой способ использования — применение полосок бумаги, пропитанных раствором индикатора или смеси индикаторов, а позже — высушенных. Такие полоски выпускают в самых разных вариантах, с нанесенной на них цветной шкалой — эталоном цвета. Такие индикатор называют универсальными. Использование различных бумажных индикаторов и растворов индикаторов позволяет определить pH раствора [4].

Помимо лабораторных индикаторов существуют те, которые хранятся у нас дома. Такие индикаторы получили название «природные». Они находятся вокруг нас, только мы обычно не задумываемся об этом. Существует ещё один лёгкий опыт, с которым каждый мог столкнуться в повседневной жизни. Взяв немного сока вишни, смородины, ежевики, малины можно добавить обычной питьевой воды. Тогда сок станет синим. Возьмём полученный раствор сока, если в него капнуть уксусной или лимонной кислоты, то вернётся вновь темно-красная окраска. Если в стакан с крепким чаем мы капаем лимонный сок или же растворяем пару кристалликов лимонной кислоты, то он светлеет. Если в чай добавить раствор соды, то он темнеет. Можно сказать, что пигменты многих растений способы менять свой цвет, в зависимости от клеточного сока.

Одним из природных индикаторов, который был взят на изучение, стала краснокочанная капуста. Веществом, благодаря которому капуста меняет свою окраску является антоциан. Было выявлено, что сок краснокочанной капусты в нейтральной среде фиолетовый, в кислой — красной, а в щелочной — зеленый.

В связи с тем, что краснокочанная капуста хорошо меняет свой цвет в зависимости от кислотности раствора, экспериментально получена шкала pH для краснокочанной капусты (рис. 1).

Рис. 1. Шкала pH для краснокочанной капусты.

Индикатором может стать самый обычный борщ, который готовят наши мамы и бабушки. С давних времён было замечено свойство, которое по сей день используют хозяйки на своих кухнях. Для сохранения ярко-красного цвета борща в него добавляют немного уксусной или лимонной кислоты, цвет меняется сразу на глазах. В щёлочи свёкла желтая, а в кислоте — красная. Лабораторный эксперимент это также подтвердил.

Для проведения экспериментов по определению кислотности среды моющих средств, были приготовлены растворы индикаторов (сок краснокочанной капусты и свеклы), также использовался универсальный индикатор. Выявлено, что кондиционер для белья (Vernel, Lenor) имеет pH среду равную 7 (нейтральную). Сок краснокочанная капусты и свёклы подтвердил, что среда нейтральная.

Средства для мытья посуды имеют слабощелочную среду, так как они должны быть щадящими для кожи человека. Были исследованы Fairy, Fairy (нежные руки), Aos, Sorti. С помощью универсального индикатора выявлено, что pH раствора равна 8, природные индикаторы подтвердили, что среда слабощелочная.

Изучена pH среды порошков для стирки. В качестве выбранного объекта был порошок Tide. Установлено, что в Tide pH среды равна 12, т. е. сильнощелочная. Аналогичные природные индикаторы также показали сильнощелочную среду, это объясняется тем, что в порошке содержится много веществ, направленных на удаление загрязнений с одежды.

В гелях для стирки (Ласка для белого белья, Ласка для черного белья, Persil для цветной одежды, Persil для белого белья) pH равны 7 и 8. Это нейтральная и слабощелочная среды, которые появляются из-за большого количества синтетических веществ. Природные индикаторы также подтвердили, что среды нейтральная и слабощелочная.

Исследованы моющие средства для сантехники, раковин и ванн. С помощью универсального индикатора было выявлено, что моющее средство Санокс имеет pН равное 0, т. к. его основное предназначение — это очистка сантехники, у Cillit bang и Пемолюкс pH равно 11 и 12 соответственно, т. к. они созданы для отчистки кафельных поверхностей. Природные индикаторы показывают кислую и щелочную среду.

После проведения эксперимента со средствами для сантехники, была изучена pH-среды средства для мытья пола Mr. Propper. Выяснено, что его pH равно 10, потому что оно предназначен для расщепления грязи. В исследовательской работе было рассмотрено три вида мыла: жидкое, твердое и мыло ручной работы. Было выяснено, что мыло “365 дней» имеет pH равное 6, так как предназначено для удаления слабых загрязнений. Мыло «Сamay» имеет pH равное 8 и может использоваться для удаления органических и жировых загрязнений слабой и средней степени с области рук. Мыло ручной работы с медвежьим жиром имеет pH равное 12 и создано для удаления стойких жировых загрязнений. Выбранные природные также подтвердили pH-среды.

Природные индикаторы работают также, как и лабораторные: лакмус, фенолфталеин, метиловый оранжевый. Они имеют способность определять среду раствора. У растений, способных менять свой цвет, в зависимости от среды раствора, есть природный индикатор — антоциан (вещество отвечает за окраску в овощах и фруктах). Природные индикаторы имеют большой минус — недолговечность. Спустя время они скисают и плесневеют.

Литература:

  1. Вайткене Л. Д. Химия [Текст] / Л. Д. Вайткене. — М.: Издательство АСТ, 2018. — 160 с.: ил.
  2. Вайткене Л. Д., Филиппова М. Д. Наглядная химия [Текст] / Л. Д. Вайткене, М. Д. Филиппова. — М.: Издательство АСТ, 2018. — 128 с.: ил.
  3. Спектор А. А. Химия. — А. А. Спектор– М.: Издательство АСТ, 2017. — 160 с.: ил.
  4. Габриелян О. С. Химия. 8 класс: учебник [Текст] / О. С. Габриелян. — М.: Дрофа, 2014. — 287 с.: ил.

Основные термины (генерируются автоматически): краснокочанная капуста, индикатор, среда раствора, кислая среда, лимонная кислота, нейтральная среда, универсальный индикатор, белое белье, исследовательская работа, ручная работа.

Химические индикаторы уровня рН

Уровень кислотности среды принято измерять по условной шкале от 0 (очень кислая среда) до 14 (очень щелочная среда). Нейтральным считается показатель, равный 7 — это рН чистой воды.

Величина рН показывает уровень кислотности среды. Введена эта характеристика была в самом начале XIX века для обозначения активности ионов водорода в растворе. Концентрация ионов измеряется в моль²/л² и выражается числами порядка 10-1… 10-14. Для удобства новую характеристику стали представлять через формулу

рН = – lg(H+), т.е. уровень кислотности среды — это степень (без знака) числа, выражающего концентрацию ионов водорода.

Знание уровня кислотности среды требуется во многих областях, в частности:

  • рН воды проверяют в бассейнах, аквариумах, при водоподготовке, для приготовления растворов с заданными свойствами (например, красителей для бумаги или ткани, инъекционных препаратов).
  • Многие пищевые продукты на предприятиях пищепрома тестируются на уровень кислотности.
  • В сельском хозяйстве прежде, чем решить, какие культуры выращивать, проводится анализ кислотности почвы, так как для разных растений оптимально подходит почва с разной кислотностью. рН почвы необходимо регулировать в комнатном цветоводстве и тепличных хозяйствах.
  • Уровень рН — важный показатель для косметических продуктов: кремов, лосьонов, шампуней, мыла и т.п. Мы обязательно расскажем об этом подробно в следующей статье.
  • Кислотность среды проверяют в аналитической химии, фармацевтике, микробиологии, биохимии, химпроме, производстве удобрений, кормовых добавок, нефтепродуктов, топлив и др.

Методы определения

Для определения уровня кислотности среды существует три основных способа — с помощью:

  • химических индикаторов;
  • электронных рН-метров;
  • аналитических методов.

Каждый из этих способов имеет свои достоинства и недостатки. Аналитический метод самый сложный в исполнении, но зато и самый точный. Для его проведения нужна лаборатория и соответствующее оборудование. Нужно выполнить титрование, а потом вычислить рН на основании известной концентрации исследуемого раствора и объема использованного титранта.

Электронные рН-метры очень точные, могут применяться в полевых условиях, но относительно дороги и требуют регулярной калибровки. Кроме того, они требуют бережного обращения и точного следования инструкции.

Использование химических индикаторов не требует серьезной профессиональной подготовки; может применяться как в лабораториях, так и на выезде. Однако точность этого способа самая низкая, к тому же зависит от субъективной оценки исследователя. Еще один недостаток: невозможность работы с сильными кислотами и щелочами. Но метод очень прост, дешев и, в большинстве случаев, его точности достаточно. Именно поэтому он — самый популярный как у химиков, так и у специалистов других областей.

На нашем сайте можно купить множество химических индикаторов, «работающих» в разных интервалах кислотности. Вот несколько из них:

Ксиленоловый оранжевыйТимоловый синийБумага фенолфталеиновая белая

Химические индикаторы

В качестве химических индикаторов уровня рН среды применяются органические вещества, меняющие окраску в зависимости от кислотности. Такие вещества называются кислотно-основными индикаторами. Это могут быть водные или спиртовые растворы; реактивы в виде порошка; полоски бумаги, пропитанные индикатором и высушенные; полоски полимерной пленки с нанесенным на нее индикатором. Проще всего пользоваться индикаторной бумагой. Она выпускается с таблицей (шкалой) эталонных цветов, соответствующих кислотности раствора или с напечатанными значениями уровня рН. Бумага может быть выполнена в виде полосок, рулонов, книжечек и т.п.

Большинство индикаторов имеют одну-две, иногда три точки перехода цвета и применяются в относительно узком диапазоне значений кислотности. Для измерений в широком интервале используются полоски, пропитанные смесью индикаторов. Например, выпускается «универсальный индикатор», определяющий рН от 0 до 10.

Самым известным индикатором является лакмус и лакмусовая бумага. Этому индикатору несколько сотен лет, в кислой среде он окрашивает раствор в разные оттенки красного; в щелочной — в оттенки синего разной интенсивности. В нейтральной среде раствор фиолетовый.

Пользоваться химическими индикаторами просто. В исследуемый раствор добавляется несколько капель индикатора или в растворе смачивается тест-полоска. Сравнивая полученный цвет с эталонной цветовой схемой, судят об уровне кислотности среды.

Универсальный индикатор

  • Дом