Název: Acidobazické indikátory Autor: Mgr. Jiří Vozka, Ph.D. Název školy: Gymnázium Jana Nerudy, škola hl. města Prahy Předmět, mezipředmětové vztahy: chemie, biologie, fyzika Ročník: 3. (1. ročník vyššího gymnázia) Tématický celek: Acidobazické děje Stručná anotace: V rámci laboratorní práce se žáci seznámí s vlastnostmi acidobazických indikátorů a také takový indikátor připraví. Časová dotace: Pracovní list je koncipován jako podklad pro laboratorní práci s časovou dotací 1 vyučovací hodiny.
Tento výukový materiál byl vytvořen v rámci projektu Přírodní vědy prakticky a v souvislostech ‒ inovace výuky přírodovědných předmětů na Gymnáziu Jana Nerudy (číslo projektu CZ.2.17/3.1.00/36047) financovaného z Operačního programu Praha - Adaptabilita.
Pomůcky (seznam potřebného materiálu) Viz pracovní list pro žáky
Chemikálie Viz pracovní list pro žáky
Teorie Viz pracovní list pro žáky
Postup práce Viz pracovní list pro žáky Učitel musí dbát na to, aby žáci dodržovali standardní postupy bezpečné práce v chemické laboratoři.
Výsledky Tabulka č. 1 Orientační hodnoty pH naměřené pomocí univerzálních indikátorových papírků. Kádinka č.
1.
2.
Vzorec
Kyselina chlorovodíková HCl
Kyselina trihydrogenboritá H3BO3
pH
1
Barva zelného indikátoru
Světle růžová
Látka
3.
4.
5.
H2O
Hydrogenuhličitan sodný NaHCO3
Uhličitan sodný Na2CO3
5
7
9
Světle fialová
Tmavě modrá
tyrkysová
voda
6.
7.
NH3
Hydroxid sodný NaOH
10
12
14
Tmavě zelená
Světle zelená
žlutá
Amoniak
Obrázek č. 1: Výsledná pH škála (foto vlastní). Další aplikace, možnosti, rozšíření, zajímavosti, … Laboratorní práci je možné rozšířit o demonstrační experimenty s běžnými pH indikátory, či dalšími přírodními. Např. červené lístky růže se v koncentrovaném roztoku amoniaku zbarví do modra. Zdroje: MIČKA, Z., LUKEŠ, I.: Anorganická chemie I Teoretická část. 2. vydání, Praha: Karolinum, 2003. LUKEŠ I., MIČKA, Z.: Anorganická chemie II Systematická část, 2. vydání, Praha: Karolinum, 1999. http://meloun.upce.cz/docs/analchem1/skripta.pdf [cit. 2014-11-10]
Pracovní list pro žáka
Příprava pH indikátoru z červeného zelí Laboratorní práce číslo:……….
Jméno…………………………… Třída……… Datum………
Teorie: Pro vyjádření míry kyselosti (popř. bazicity) vodných roztoků byla vytvořena čtrnáctibodová pH škála. Při pH nižším než 7 je roztok kyselý a převládají v něm oxoniové ionty H3O+ nad ionty hydroxidovými OH-. Při pH = 7 je roztok neutrální a oxoniové a hydroxidové ionty jsou zastoupeny stejně. Při pH nad 7 je roztok bazický (zásaditý) a hydroxidové ionty převládají nad oxoniovými. Kyselost a zásaditost vodných roztoků v laboratoři lze určit pomocí tzv. indikátorů. Indikátory jsou chemické, převážně organické, látky, které při změně kyselosti nebo zásaditosti roztoku mění barvu. V přírodě existují látky, které mají také indikační schopnosti, např. anthokyany obsažené v červeném zelí, které jsou schopny rozlišit roztok kyselý, anebo zásaditý.
Obecný vzorec anthokyanů: R7 HC R1
R2
C C
CH
C
C C
O
+
CH
C C
C
C
CH
C C
R6
R5
R4
R3
Úkol: 1) Připravte pH indikátor z červeného zelí 2) Připravte zadané roztoky a proměřte jejich pH pomocí indikátorových papírků. 3) Porovnejte zabarvení připraveného indikátoru v předložených roztocích. Pomůcky: Struhadlo, kádinky, trojnožka, kahan, azbestová síťka, filtrační papír, nálevka, filtrační kruh, fix, univerzální indikátorové papírky, skleněná tyčinka.
Chemikálie: Voda, konc. kyselina chlorovodíková, kyselina trihydrogenboritá, hydrogenuhličitan sodný, amoniak, uhličitan sodný, hydroxid sodný.
Pracovní postup: Nastrouháme červené zelí na jemné proužky, které poté umístíme do kádinky. Přidáme 100 ml horké vody a krátce povaříme (cca 5 minut). Získaný roztok necháme vychladnout a poté jej zfiltrujeme přes nálevku s filtračním papírem, abychom se zbavili zbytků zelí. Výsledný roztok indikátoru by měl mít tmavě fialovou barvu. Připravíme si sedm kádinek (Erlenmeyerových baněk). Do každé kádinky nalijeme 50 ml vody. Kádinky řádně očíslujeme a uvedeme, kterou látku jsme přidávali. Všechny výsledky budeme zaznamenávat do tabulky. Do první kádinky umístíme 2 ml konc. kyseliny chlorovodíkové, do druhé lžičku kyseliny trihydrogenborité, ve třetí necháme pouze vodu, do čtvrté umístíme lžičku NaHCO3, do páté 2 ml amoniaku, do šesté lžičku Na2CO3 a do sedmé baňky dvě pecky hydroxidu sodného. Všechny roztoky řádně promícháme. Poté za pomoci univerzálních indikátorových papírků změříme pH jednotlivých roztoků dle následujícího postupu a vše zaznamenáme do tabulky. Skleněnou tyčkou přeneseme kapku měřeného roztoku na univerzální indikátorový papírek. Vzniklou skvrnu přiložíme ke stupnici na tubě a odečteme dle barevné shody pH. Omyjeme tyčinku vodou, nebo použijeme jinou a stejný postup opakujeme. Na jeden indikátorový papírek by se měly vejít tři měření. Poté do všech kádinek přidáme 1 ml připraveného indikátoru z červeného zelí a obsah řádně promícháme. Do uvedené tabulky nakreslíme vzniklou barevnou škálu. Tabulka: Kádinka č. Název látky v roztoku Vzorec látky v roztoku pH Barva zelného indikátoru
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Otázky: Vyhledejte alespoň tři běžně užívané pH indikátory, napište jejich vzorce a uveďte přibližně při jakém pH dochází k barevné přeměně? Uveďte, alespoň tři konkrétní případy, kdy se měření pH průmyslově (zemědělsky) využívá?
