Проект "Исследование свойств натуральных красителей"

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

«Средняя школа №1 им. Ю. А. Гагарина»

Проектная работа по химии

«Исследование устойчивости натуральных красителей»

Выполнила: Перевертова Варвара

ученица 10 класса

Руководитель проекта: Кушнерева Оксана Олеговна

Должность: учитель химии

2021 г.

Содержание

1. Паспорт проекта………………………………………………………………………стр. 3

2. Введение……………………………………………………...………………………..стр. 4

3. Теоретическая часть

3.1 Натуральные красители.………………….………..………………………..стр. 5

3.2 Устойчивость натуральных красителей к внешним факторам………...…стр. 6

4. Практическая часть.

4.1. Получение натуральных красителей и окрашивание ткани.……….…….стр. 7

4.2. Исследование устойчивости натуральных красителей.…………….…….стр. 8

5. Выводы исследования…...………………………………………………….………...стр. 9

6. Заключение……………………………………………………………………...……стр. 10

7. Список литературы…………………………...……………………………..……….стр. 11

8. Приложение……………………………………………………………….…...……..стр. 12

1. Паспорт проекта

   Наименование проекта	Исследование устойчивости натуральных красителей.
   Исполнитель	Перевертова Варвара Владимировна.
   Цель (практическая)	Изучение устойчивости натуральных красителей к факторам внешней среды с помощью проведения различных опытов и собранной научной информации и формулировка выводов на основании проведенного исследования.
   Задачи	Найти и собрать информацию о некоторых натуральных красителях. Выделить из природного сырья красители. Провести опыты, позволяющие определить устойчивость натуральных красителей. Создать игрушку из натуральных тканей, окрашенных натуральными красителями. Сделать выводы по поставленным задачам и цели.
   Руководитель	Кушнерева Оксана Олеговна.
   Год разработки	2020-2021.
   Предметная область	Химия.
   Учебная тема (к которому ваш проект имеет отношение)	Красители
   Тип проекта	Информационно-исследовательский.
   Тип проекта по предметно-содержательной характеристике:	Монопредметный.
   Краткая аннотация проекта.	Данная работа посвящена исследованию устойчивости натуральных красителей и описывает способы получения их из природного растительного сырья и опыты, направленные на проверку устойчивости красителей к разным факторам среды.
   Сроки реализации проекта	Сентябрь 2020 г.- Март 2021 г.
   Ожидаемые результаты (продукт)	Выводы исследования, игрушка

2. Введение

Актуальность. Мой интерес к этой теме не случаен. В наши дни все большую актуальность набирает использование натуральных красителей, которые не приносят вреда для организма и окружающей среды. Такие красители можно применять для окрашивания тканей, волос, а также в пищевой промышленности.

Гипотеза:

Красители можно получить из доступного природного сырья: листьев, стеблей, корней и коры разных растений. Важно предположить, что натуральные красители обладают меньшей устойчивостью к факторам внешней среды.

Цель:

Изучение устойчивости натуральных красителей к факторам внешней среды с помощью проведения различных опытов и собранной научной информации и формулировка выводов на основании проведенного исследования.

Задачи:

1. Найти и собрать информацию о некоторых натуральных красителях.

2. Выделить из природного сырья красители.

3. Провести опыты, позволяющие определить устойчивость натуральных красителей.

4. Создать игрушку из натуральных тканей, окрашенных натуральными красителями.

5. Сделать выводы по поставленным задачам и цели.

Объект исследования: натуральные красители

Предмет исследования: устойчивость натуральных красителей

Методы исследования: теоретические и экспериментальные методы исследования.

Ожидаемым результатом являются выводы и игрушка из натуральных тканей, окрашенных натуральными красителями.

1. Теоретическая часть

3.1. Натуральные красители

Натуральные красители – это красители, полученные из природного сырья такого, как растения, минералы или беспозвоночные. Большое число натуральных красителей растительного происхождения.

Например, из свеклы можно получить пигмент светло-розового цвета, из куркумы – желтого, из листьев шпината или петрушки – зеленый, из луковой шелухи – коричневый, из моркови – оранжевый.

Красный цвет свекле придает редкий пигмент бета-цианин. Данный пигмент содержится так же в листовой свекле и в некоторых кактусах, является водорастворимым, содержит марганец и витамин C. Бета-цианин способствует расщеплению и усвоению белков, благотворно влияет на сердечно-сосудистую систему, препятствует развитию онкологии.

Куркумин – основное активное соединение куркумы, содержащееся в ее корнях, в свою очередь, обеспечивает ярко-желтый цвет. Вещество хорошо растворяется в этиловом спирте и не растворяется в воде. Куркумин обладает антивоспалительными, антиоксидантными и антидепрессантными свойствами, оказывает положительное влияние на нервную систему.

Цвет зеленых растений обусловлен наличием в их клетках пигмента хлорофилла, с помощью которого происходит фотосинтез. А получить такой полезный пигмент можно из листьев шпината и водорослей. Хлорофилл растворим в воде, жирах и маслах. Данный пигмент обладает массой полезных свойств: дезинфицирующее действие, благоприятно воздействует на работу желудка, помогает в борьбе против раковых клеток.

Из-за пигмента бета-каротин луковая шелуха принимает охровый цвет, а морковь – оранжевый. Окрашенный им материал становится оранжевым или коричневым. Пигмент не растворяется в воде. Бета-каротин является источником провитамина А, обладает антиоксидантными свойствами, поддерживает хорошее состояние эпителиальных тканей и зрения.

С помощью данных и других натуральных красителей люди научились изготавливать не только разнообразные пищевые красители, но и вещества для окрашивания тканей. Однако, один и тот же вид растения, выросший на разных почвах, может дать разные оттенки. В большинстве случаев натуральные красители безвредны, но у некоторых людей может быть аллергия или индивидуальная непереносимость каких-либо компонентов красителя.

3.1. Устойчивость натуральных красителей к внешним факторам

В древности люди использовали натуральные красители для придания цвета тканям, еде и в косметических целях. Однако натуральные красители никогда не были устойчивы к влиянию внешней среды. Это объясняется протекающими химическими окислительными реакциями на воздухе, которые, однако, до сих пор полностью не изучены.

По-разному теряют или изменяют цвет разные материалы, окрашенные одним и тем же красителем и находящиеся в одинаковых условиях. Также и разные красители, примененные к одному материалу, обладают различной стойкостью.

На цветостойкость красителей сильнейшее влияние оказывает влажность воздуха. Большинство красителей не выцветают в атмосфере абсолютно сухого воздуха.

Устойчивость пигмента зависит от источника света. Воздействие прямого, нерассеянного, света более заметно, чем воздействие отраженного или рассеянного.

Интенсивность выцветания зависит и от концентрации кислорода, поглощенного в окрашенный материал, и кислорода окружающей среды. Чем ниже концентрация кислорода, тем ниже скорость выцветания, и при почти полном его отсутствии процесс практически останавливается.

В процессе выцветания образуются вода углекислый газ и другие устойчивые вещества, которые не превращаются обратно в красящее вещество. Все процессы выцветания красок являются необратимыми.

Одним из распространенных методов исследования выцветания красок является исследование их в прозрачных средах и на волокнах, на которых были осаждены. Оба метода позволяют получить точные результаты и сделать выводы, в каких условиях и какие красители следует хранить.

1. Практическая часть

4.1. Получение натуральных красителей и окрашивание ткани

Зачастую натуральные красители бывает легко получить в домашних условиях или окрасить им какой-либо материал. Но важно учитывать, что результат может быть непредсказуемым из-за изменяющихся внешних факторов.

В качестве натуральных красителей я взяла свеклу, куркуму, луковую шелуху, морковь и петрушку. В качестве окрашиваемого материала я взяла хлопковую и льняную ткани. Покраска любой ткани выполняется в три этапа: покраска, закрепление цвета и ополаскивание. Особое значение имеет используемая посуда. Лучше использовать эмалированную или нержавеющую посуду. Перед покраской ткань нужно выстирать.

Окрашивание ткани морковью, свеклой или петрушкой начинается с измельчения сырья и выжимания сока. Чем больше природного сырья, тем больше выделится пигмента, следовательно, тем ярче и насыщеннее будет цвет. На одну часть измельченного сырья наливаем две части воды, добавляем сок и кипятим 15-20 минут. Далее добавляем ткань, одну столовую ложку соли на литр воды и кипятим еще 15-20 минут, после чего снимаем с огня и оставляем на несколько часов. По прошествии нужного времени вынимаем ткань, ополаскиваем под проточной водой и оставляем сушиться на ровной поверхности.

Для того, чтобы окрасить ткань куркумой, потребуется половина стакана куркумы на объем воды, который сможет полностью покрыть ткань, и уксус. В емкость с тканью и водой добавляем полстакана уксуса и кипятим около 30 минут. Сливаем воду, ополаскиваем ткань и набираем в емкость еще такой же объем воды. Доводим до кипения, добавляем куркуму и кипятим 10 минут. Погружаем ткань в воду, кипятим еще 15 минут, периодически помешивая, снимаем с огня и оставляем на несколько часов настаиваться. Достаем ткань и сушим на ровной поверхности.

Луковая шелуха должна занимать объема емкости. Заливаем шелуху водой, даем настояться 2 часа, доводим до кипения и варим около часа. Погружаем ткань в воду, добавляем одну столовую ложку и кипятим на медленном огне в течение двух часов, периодически помешивая, после даем остыть, вынимаем и сушим на ровной поверхности.

4.2. Исследование устойчивости натуральных красителей

Исходя из информации об устойчивости натуральных красителей к внешним факторам, я решила провести несколько опытов, чтобы лично проверить стойкость красителей. Для этого я возьму по пять образцов хлопка и льна, уже окрашенных в разные цвета. Ежедневно одежда и другие изделия из ткани подвергаются воздействию света, разных стиральных средств и повышенной температуре, исходя из этого, были проведены следующие опыты.

Опыт 1. Наиболее продолжительное время использования ткань подвергается воздействию света. Для проверки красителей на устойчивость к свету образцы тканей были размещены на солнечном подоконнике в течение месяца. В итоге все образцы, немного посветлели.

Опыт 2. При эксплуатации тканей, они могут быть загрязнены. Для проверки на устойчивость к хозяйственному мылу было проведено две стирки окрашенных тканей. Все образцы потеряли небольшое количество цвета.

Опыт 3. Воздействию температуры образцы также подвергались в течение месяца на радиаторе, потеря цвета так же заметна, как и при воздействии света.

Опыт 4. Известно, что натуральные красители неустойчивы к современным отбеливателям. Для того, чтобы удостовериться в этом, образцы были оставлены на ночь в растворе отбеливателя. Все образцы приобрели прочти изначальный белый цвет, образцы, окрашенные куркумой, стали светло – розовыми.

Опыт 5. Предположение, что натуральные красители неустойчивы к моющим средствам подтвердились. После двух стирок окрашенных тканей с моющим средством результат оказался таким же, как и при стирке с хозяйственным мылом.

1. Выводы исследования

1. В ходе исследовательской работы был проведен анализ информации из разных источников, были выделены красители из натурального сырья и окрашены ими образцы льна и хлопка, а также опытным путем проверена устойчивость красителей к разным факторам внешней среды.

2. Опыты показали, что натуральные красители некоторое время сохраняют цвет при воздействии солнечного света и повышенной температуры.

3. Под влиянием хозяйственного мыла и моющих средств образцы потеряли насыщенные тона и стали светлее.

4. В опыте с отбеливателем только окрашенные куркумой образцы поменяли цвет на светло – розовый, все остальные же осветлились приблизительно до исходного белого.

5. Таким образом подтвердилась наша гипотеза, что красители можно получить из доступного природного сырья: листьев, стеблей, корней и коры разных растений. Натуральные красители обладают меньшей устойчивостью к факторам внешней среды.

6. Из проведенных опытов и собранной информации можно сделать вывод о условиях хранения красителей и окрашенных материалов: во-первых, следует сохранять пониженную влажность воздуха в месте хранения, во-вторых, сократить или обеспечить абсолютное непопадание солнечного света.

1. Заключение

Данная исследовательская работа имеет большое значение и может быть использована в качестве наглядного материала на уроках биологии и химии.

Использование натуральных красителей в совокупности с натуральными тканями может сократить риск развития аллергий и кожных заболеваний и уменьшить объем загрязнения окружающей среды, что в современности не теряет актуальность. В качестве природного сырья для красителей могут быть использованы и другие материалы, например, листья других растений, кора, цветы, плоды и другие.

Для популяризации использования натуральных красителей я сделала игрушку, для которой использовала ткани, окрашенные в домашних условиях натуральными красителями.

1. Список литературы

1. Мартенс Л. К. «Техническая энциклопедия», М., «Акционерное Общество „Советская энциклопедия“», 1934 г.

2. Харламова О. А, Кафка Б.В. «Натуральные пищевые красители», М, "Пищевая промышленность", 1979 г.

3. Болотов В. М., Нечаев А. П., Сарафанова Л. А. «Пищевые красители: классификация, свойства, анализ, применение», СПб., «Издательство “ГИОРД”», 2007 г.

4. Костарева Л. М. «Забытое ремесло», Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2018 г.

5. Кричевский Г. Е. «Возрождение природных красителей», М., «Паблит», 2017 г.

1. Приложение

Рисунок 1

Окрашенные образцы тканей