ph改變時(shí)共軛酸堿的轉(zhuǎn)變

ph改變時(shí)共軛酸堿的轉(zhuǎn)變

在新型基礎(chǔ)教育課程改革中，科學(xué)知識(shí)和研究性學(xué)習(xí)作為課程改革的進(jìn)展，改變了傳統(tǒng)的教育方法。義務(wù)教育階段或高中教育階段中的科學(xué)探究或研究性學(xué)習(xí),是學(xué)生積極主動(dòng)地獲取化學(xué)知識(shí),認(rèn)識(shí)和解決化學(xué)問題的重要實(shí)踐活動(dòng),是一種重要的學(xué)習(xí)方式,也是化學(xué)課程的重要內(nèi)容。化學(xué)是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)。通過以實(shí)驗(yàn)為主的多種探究活動(dòng),使學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)研究的過程,激發(fā)學(xué)習(xí)興趣,強(qiáng)化探究意識(shí),促使學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變,培養(yǎng)創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力?；谝陨系闹笇?dǎo)思想,我們選擇了《自制植物酸堿指示劑及其變色范圍的測(cè)試》這個(gè)課題進(jìn)行研究,以此達(dá)到激發(fā)學(xué)生興趣,促進(jìn)學(xué)習(xí)方式轉(zhuǎn)變的目的。1.植物指示劑的應(yīng)用和學(xué)習(xí)(1)通過研究性實(shí)驗(yàn),了解植物色素的變色原理;(2)探究植物指示劑的制取和學(xué)習(xí)測(cè)試其變色范圍的簡(jiǎn)易方法;(3)通過研究性實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí),使學(xué)生體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)過程,學(xué)習(xí)科學(xué)的研究方法。2.實(shí)驗(yàn)原理植物色素中有龐大的共軛體系或共軛雙鍵結(jié)構(gòu),在酸或堿溶液的作用下發(fā)生共軛結(jié)構(gòu)的改變而變色,其變色原理如下頁(yè)結(jié)構(gòu)圖所示。3.試劑、機(jī)器和原材料3.1測(cè)試試劑1mol/L的氫氧化鈉溶液、1mol/L氨水溶液、1mol/L乙酸、1mol/L鹽酸、pH試紙、甲醛溶液、無水乙醇、硫粉。3.2實(shí)驗(yàn)設(shè)備研缽、膠頭滴管、漏斗、濾紙、紗布、量筒、容量瓶、玻璃棒、點(diǎn)滴板、三角燒瓶、燃燒匙、試劑瓶。3.3實(shí)驗(yàn)原材料紅玫瑰、大月季、杜鵑花、油菜花、玉蘭花、日本晚櫻花、迎春花、鳶尾、紅康乃馨、紅蘿卜、含笑、金魚草、三色堇、茄子皮、紅非洲菊花等。4.實(shí)驗(yàn)過程4.1溶液配制方法:ph值不高,礦液配制取潔凈的試劑瓶14個(gè),依次貼上1~14字樣的標(biāo)簽,放在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上,然后用容量瓶根據(jù)下表配置標(biāo)準(zhǔn)的pH=1~14的溶液,混合均勻后裝入到相應(yīng)的試劑瓶中備用,配制溶液方法如下表:4.2種子汁的制備將某些新鮮的植物的花瓣、葉片、果皮等用清水洗凈,再放入研缽中,用研杵把它搗爛,加入酒精1~2ml(應(yīng)視花瓣等植物的數(shù)量而定),按制取濃溶液的要求浸泡10分鐘左右,再搗幾次,使其溶解,再加蒸餾水2ml稀釋,最后用潔凈的紗布包裹擠出汁液。如果汁液比較渾濁,則用漏斗過濾,除去殘?jiān)?直到澄清為止,此時(shí)澄清溶液即可代用指示劑。4.3植物葉片變色試驗(yàn)每次實(shí)驗(yàn)時(shí),采取1~3種植物花、莖、葉、根或果實(shí)分別按上述方法制取植物指示劑。然后在白色的點(diǎn)滴板的孔穴中分別滴入一些稀鹽酸(pH=2),稀的氫氧化鈉(pH=12)溶液,然后分別滴入三滴已制成的植物色素指示劑的酒精溶液,觀察其變色情況,并與第三支試管中的原色進(jìn)行比較,測(cè)出原汁的pH值,作好記錄,得出結(jié)論:遇酸、堿溶液變色明顯的做指示劑可行性好,反之則不行。再選取變色情況明顯、可行性好的植物進(jìn)行下一輪試驗(yàn)。記錄結(jié)果如下表所示:(2)蘋果汁和果實(shí)汁降低ph的試驗(yàn)將上面可行性好的植物的花、莖、葉、根或果實(shí)的汁,分別滴到pH=1~14的試液中,觀察其變色情況,并做好記錄,通過記錄比較得出它們的變色范圍。5.丹寧的花色素和總花的變色(1)從此測(cè)試結(jié)果可知,每一種色素浸取液在不同pH值的溶液中都有一定的變色范圍,大部分具有以下規(guī)律:其原因:花色素跟酸反應(yīng),生成穩(wěn)定的鹽而顯紅色,pH值增大,形成無色的色烯衍生物,在堿存在的情況下,取代基部分能生成醌型結(jié)構(gòu),顏色從淡紅色變成藍(lán)色?；ㄉ卦趬A性條件下不穩(wěn)定,容易變色,有些不會(huì)變成藍(lán)色而顯黃色、黃綠色,這可能是植物體中除含有花色素外,還含有黃酮類(酸性無色、堿性呈黃色),在堿性條件下顯綠色,這是花色素的藍(lán)色和查耳酮的黃色混合后的結(jié)果,黃褐色是所含丹寧造成的。(2)實(shí)驗(yàn)探討了同一種花的不同顏色進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)顏色深的植物花比顏色淡的變色范圍明顯,其原因可能是由于顏色深的花含的色素多一些。(3)石蕊的變色范圍是pH=5~8,pH≤5顯紅色,pH>8顯藍(lán)色,有些植物色素在一定pH值范圍內(nèi)有不同的顏色,中間出現(xiàn)顏色的突變,現(xiàn)象明顯,可代替石蕊用于測(cè)定物質(zhì)的酸堿性。如下表所示:在上表列出的有的植物中有的pH值變色范圍過大,只適用于強(qiáng)酸、強(qiáng)堿的檢驗(yàn),有的pH值變色范圍雖然不大,但變色時(shí)顏色突變(與原液相比)不是很明顯,而有的植物pH值變色范圍不大,且顏色突變相當(dāng)明顯,保持期長(zhǎng),可替代石蕊在實(shí)驗(yàn)室中保存?zhèn)溆谩?4)酚酞的變色范圍是pH=8~10,pH≤8顯無色,pH>10顯紅色,有些植物色素在酸中也與酚酞一樣呈現(xiàn)無色,而在堿中顯示與原液不同的顏色,現(xiàn)象明顯,故可代替酚酞用于測(cè)定物質(zhì)的酸堿性。如下表:(5)這次研究性實(shí)驗(yàn)中還發(fā)現(xiàn):①植物色素會(huì)隨季節(jié)的變化而變化,先后對(duì)杜鵑花和另外幾種花進(jìn)行重復(fù)實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)后來的變色范圍與原來做的不一致。②漂白過的植物汁液與不漂白的植物汁液的變色范圍也不同。(6)一種花的鮮花與干花做實(shí)驗(yàn),鮮花的汁液變色明顯,而干花浸泡后所得的汁液遇酸堿溶液,顏色幾乎沒有什么變化。(7)同種鮮花(或果皮)可能會(huì)因各地氣候、地理?xiàng)l件不同而顯色稍有差異。在使用植物色素時(shí),應(yīng)先測(cè)出其在標(biāo)準(zhǔn)pH值溶液系列下的顯色情況,才能用于測(cè)試未知樣。6.利用植物取代酸或堿經(jīng)過多次對(duì)植物的花、莖、葉或果實(shí)的測(cè)試,我們發(fā)現(xiàn)顏色深的植物其花、莖、葉、根或果實(shí)大多數(shù)都可以遇酸或堿呈現(xiàn)它獨(dú)特的顏色,特別是具有紫色的、紅色的花、莖、葉、根或果實(shí)(有的是它的表皮,如莖和根的表皮)其汁液遇酸或堿后,