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《用鲜花色素代替酸碱指示剂研究课题》结题报告

作者:线上赌球 来源:本站原创 发布时间:2013年04月26日 点击数:

本文地址:http://www.ddcopper.com/Item/3533.aspx
文章摘要:《用鲜花色素代替酸碱指示剂研究课题》结题报告,拨冗刀兵隔壁听话,重启动成日成夜劫案。

高一C318班   课题组长:张异响      指导老师:晏雄

课题组成员:张异响、胡呈亮、张谦、吴丹、高享、黄骁

[摘要] 本课题主要采用了查阅资料、做实验、访问老师等方法。收集了一些常见的鲜花在酸性和碱性情况下显示不同颜色的资料,找到了酸碱指示剂的反应原理,并由此反应原理进行探索,找到了用鲜花色素代替酸碱指示剂的方法。

[关键词] 花色素、颜色变化、酸碱性、酸碱指示剂

[引言] 酸碱指示剂是检验溶液酸碱性的常用化学试剂,它是300多年前,由英国科学家波议耳偶然捕捉到一种奇特的实验现象,继而发现的。一天清晨,波义耳把喜爱的紫罗兰放在实验桌上开始了实验,当他从大瓶里倾倒出盐酸时,一股刺鼻的气体从瓶口涌出,倒出的淡黄色液体冒白雾,还有少许酸沫飞溅到鲜花上,他想“真可惜,盐酸洒到鲜花上了。”为洗掉花上的酸沫,他把花放到水里,一会儿发现紫罗兰颜色变红了,当时波义耳既新奇又兴奋,他认为,可能是盐酸使紫罗兰颜色变红色,为进一步验证这一现象,他把那篮鲜花的花瓣分别放入当时已知的几种酸中,结果现象完全相同,紫罗兰都变为红色。由此他推断,不仅盐酸,而且其它各种酸都能使紫罗兰变为红色。他想:这太重要了,以后只要把紫罗兰花瓣放进溶液,看它是否变红色,就可判别这种溶液是不是酸。今天,我们使用的石蕊、酚酞或PH试纸,就是根据波义耳的发现原理研制而成的。我们就想如果在缺乏常用酸碱指示剂的情况下;例如在野外:而又需判断某溶液的酸碱性,该怎么办呢?

我们想:在这种情况下,就需要用一种普遍的物体来代替酸碱指示剂,理所当然,我们想到了酸碱指示剂发现时的情况——由“花”而起。确实,花也普遍存在。所以,我们猜想,所有的花都能在或酸或碱的情况下变成另一种颜色,这样也就能辨别出溶液的酸碱性了。

[研究方法及过程]

一、查阅收集资料:我们自成立研究组的第三周开始图书馆查阅资料或上网查资料,找到主要相关资料有《解析化学》、《栽花技巧》等并进行了自学。

二、实验:

所用器材:试管、量筒、玻璃棒、研钵、胶头滴管、点滴板、漏斗、纱布、小刀、一些鲜花。

1、           鲜花花瓣遇酸碱的反应

步骤:1先用小刀将花瓣切成碎片。

2在白色点滴板的三个不同孔穴中分别放同样花瓣的碎片。

3分别滴入一些稀盐酸、稀NaOH溶液、蒸馏水,观察现象。

4用其它不同鲜花的花瓣作上述实验。

2、色素的提取及色素与酸碱的反应

步骤:1分别取一些花瓣、植物叶子、萝卜等,分别在研钵中捣烂后,各加入5mL酒精溶液,搅拌。

2分别用4层纱布过滤,得到花瓣色素、植物叶子色素和萝卜色素等的酒精溶液。将滤液分装在三支试管中。

3在白色点滴板的孔穴中分别滴入一些稀盐酸、稀NaOH溶液、蒸馏水,然后分别滴入3滴花瓣色素的酒精溶液。观察现象。

4用植物叶子色素的酒精溶液、萝卜色素的酒精溶液等代替花瓣色素的酒精溶液做上述实验,观察现象。

三、访问老师:我们多次请教了指导老师晏雄、化学老师谢宏亮、实验老师邓元香、张解平。

[研究结果及分析]

一、通过查资料和访问老师我们得到有关指示剂变色原理

  1、指示剂的变色原理

  以弱酸型指示剂(如酚酞)为例,说明酸碱指示剂的变色原理。

  弱酸型酸碱指示剂在溶液中存在下列平衡:

HL  H+ +L-

酸色成分   碱色成分

  HIn表示弱酸的分子,为酸色成分;In-是弱酸分子离解出H+以后的复杂离子,为碱色成分。酚酞的酸色成分是无色的,碱色的成分则呈红色。例如,在酚酞指示剂溶液中加入酸时,H+就大量增多,使酚酞的离解平衡向左移动,这时酸色成分增多,碱色成分减少,溶液的颜色以酸色为主,酚酞在酸液中是无色的。反之,如向溶液中加碱时,则平衡向右移动,碱色成分增加,酸色成分减少,溶液的颜色就以碱色为主,酚酞在碱液中是红色的。所以指示剂可用以指示溶液的酸碱性或测定溶液的PH值。

上述弱酸指示剂的变色原理,同样适用于弱碱指示剂。

2、            指示剂的变色范围和变色点

几种常用的酸碱指示剂

酸碱指示剂

变色范围

PKHin

颜色

浓度

用量

酸色

碱色

(滴/10mL试液)

甲基黄

2.9~4.0

3.3

0.1%的90%酒精溶液

1

甲基橙

3.1~4.4

3.40

0.05%的水溶液

1

甲基红

4.4~6.2

4.95

0.1%的60%酒精溶液或其钠盐水溶液

1

酚红

6.7~8.4

7.9

0.1%的60%酒精溶液或其钠盐水溶液

1

酚酞

8.0~10.0

9.1

0.5%的90%酒精溶液

1~3

石蕊

5.0~8.0

6.6

0.1%的50%酒精溶液

1

为了使用方便起见,线上赌球:也可用混合指示剂溶液将试纸润湿,凉干制成PH试纸供测试之用。

二、通过第一次实验,我们得到了以下结果:

第一次实验结果表

鲜花

原来颜色

在酸性溶液中的颜色

在碱性溶液中的颜色

成熟茶花

红色

红色

蓝紫

白茶花

白色

白色

黄橙

红玫瑰

红色

红色

绿褐

金粉红

红色

红色

橙褐

白梧桐

白色

白色

橙黄

(图1:红色茶花在碱性中变成了蓝紫色)

我们得到以下结论:几乎所有的花都只遇碱变色,表明所有的此类花都生存在酸性条件下。这让我们很是怀疑,难道真的所有的花都呈酸性。于是我们进行了第二次实验,此次我们所选的花与上次大有不同,希望能得到更精准的结论。

第二次实验结果表

鲜花

原来颜色

在酸性溶液中的颜色

在碱性溶液中的颜色

八仙花

紫色

蓝色

紫色

月季花

红色

浅红色

黄色

康乃馨

浅黄

浅黄

黄橙

仙人掌类

绿色

红色

绿色

牵牛花

紫色

红色

蓝色

美人蕉

红色

淡红色

绿色

果然进一步的实验打破了初步结论,解开了我们心中被初次实验带来的疑问。有的花在酸性条件下也能变色。为此我们找了许多资料,究其原因:地理位置也能影响土壤酸碱性。西、北方干旱少雨,使盐基成分含量高的岩石,如石灰岩、玄武岩及钙质砂经风化而产生的OH-,不易流失而积累,使土壤成碱性。而地处南方多雨区的我们。一、二价阳离子大量被雨水冲走,只剩下正三价的铁、铝的化合物,而铁、铝的化合物水解而呈酸性产生H+,使土壤酸化。所以我们极易找到呈酸性的花,以致结果产生了一些偏差。

不同的花有不同的颜色。如果仔细观察一下,就可以发现大多数花的颜色,是在红、紫、蓝之间变化着,也有一些是在黄、橙、红之间变化着。

花色能够在黄、橙、红之间变化,那是类胡萝卜素的种类不同引起的。类胡萝卜的种类很多,大约有60多种颜色。像黄叶子成熟的香蕉里所含的黄色的叶黄素就是类胡萝卜素的一种。

花色能够在红、紫、蓝之间变化,是因为花瓣细胞里含有花青素。花青素是一种水溶性的植物色素,它的颜色可随着细胞液的酸碱度的变化而改变,当细胞液为酸性时呈红色,碱性则变成蓝色或紫色。

大部分色素(主要成分均用HL表示)在水溶液中能发生如下电离:

HL  H+ +L-

红色      蓝色

在酸性溶液中,红色的HL分子是存在主要形式,溶液就显红色;在碱性溶液里,上述电离平衡向右移动,碱溶液中的OH-与H+发生中和,H+减少,则蓝色的L-(较复杂原子团)增多溶液显蓝色,在中性溶液里,红色的分子和蓝色的酸根离子同时存在,所以溶液显紫色,如把一朵红色的牵牛花泡在肥皂水里,这时OH-与H+发生中和,这时溶液主要以蓝色的L-离子存在,所以牵牛花中的花青素就变成了蓝色。如把已变蓝的牵牛花再浸到稀盐酸的溶液里,H+增多,经过电离平衡L-减少,也就是恢复了HL,所以牵牛花恢复到原来的红色。在这种可逆反应中,增大或减小反应物浓度都可以使平衡发生移动。

同时我们还做成许多鲜花色素指示剂如:玫瑰花指示剂,用酒精溶解了玫瑰花色素分别滴加到0.1mol/l HCl溶液、0.1mol/l NaCl、蒸馏水及稀释千倍的0.1mol/l HCl溶液、稀释千倍的0.1mol/l NaCl中。得到以下结论:

玫瑰花指示剂的变色范围(见下表)

pH

1————————7——————————14

颜色

鲜红——桃红——粉红——绿——棕黄(橙黄)

但是这些指示剂容易变质,几天以后便出现了沉淀,它们是被空气中氧气所氧化的结果。

[研究结论建议] 通过查阅所得资料和实际操作,我们总结出以下结论:

从原理上说,也就是前面的实验原理,许多鲜花中有色素而显出各种颜色,其色素大都能表现出酸式色(即HL的颜色)或碱式色(即L-离子的颜色),受外界酸碱性影响而显示不同的颜色。

从实际应用上说,自然界中普遍存在的鲜花,只要应用这些鲜花的变色情况便能辨别酸碱性。(研究结果及分析中已列出,此处不再列表。)

同时,我们也推测土壤的性质对生物的生长也有很大的影响。话不能空谈研究不能白做,下面我们做了一个小实验;

      一组盐水浓度大的蒜苗与一组只放清水的蒜苗在同样的其它条件下,任其生长。

1通过这次实验,可以发现盐水的浓度越大,具体的表现是:蒜苗的生长缓慢,根系也不发达与对照组(只放清水的蒜苗)的生长状况有显著的差距。

2通过实验,做大家认识到土壤盐碱化对植物生长的影响;盐类会进入到植物体内的细胞中吸收水分,还会影响植物吸收养分从而影响蒜苗的正常生长。我国有很多盐碱地,因灌溉不当而产生的盐碱化是一个重要原因,它直接影响我国农村作物的生长。

所以,如果知道土壤的酸碱性,就可以解决作物的生长环境选取问题。有一个十分简单的方法——目测法,我们只要观察此处花的颜色,就能分出个大概。可利用已列出的普通花在酸碱性条件下的花色表进行对照。

通过这次研究活动,我们不仅学到了课本上没有的知识,提前学习了可逆反应,电离平衡的移动,还知道了如何进行科学地分析、解决问题,并锻炼了动手能力和创新意识。在此,我们向热心帮助我们的老师、积极为我们提供实验花瓣的花店老板说声“谢谢!”

 

 

参考文献:大学教材《分析化学》

         《解析化学》、《栽花技巧》

网址:www.windrug.com、www.ayyz.net

          www.pep.com.cn、www.pudong-edu.sh.cn

 


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