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关于快捷检测饮用水酸碱健康度的小科技论文

作品ID:36453
作者姓名:缪卓凡
作者学校:南京郑和外国语学校小学部
作者区域:秦淮区

关于快捷检测饮用水酸碱健康度的小科技论文
缪卓凡

南京郑和外国语学校小学部  五(1)班

 
【摘要】
酸性和碱性是液体的一对重要性质,据说和健康也很有关系。为了实现快速辨识液体酸碱度的目的,我通过请教老师、查阅资料、制作小课题实验,筛选和合适的植物色素作为酸碱指示剂,制作了不同酸碱度的液体来测试植物色素的颜色变化,尝试把酸碱度和颜色变化对应起来,得到快速检测饮用水酸碱健康度的小工具。
 
【背景】
我们人体的血液通常是弱碱性的,生活中通常主张引用弱碱性的水或者弱碱性的食物,一般认为这种饮食方式更有利于健康。那么如何直观地判断水或者食物的酸性碱性呢?判断标准能否量化比较呢?判断过程能否快速便捷实现呢?这就需要找到一种合适的方法,快速、准确地辨识身边常见物质的酸度碱度,成为我们健康饮食健康生活的小帮手。通过查阅资料,咨询老师,我了解到有些植物色素在不同的酸碱条件下会显示出不同的颜色,这就启发了我:如果颜色的变化程度和酸碱程度是有关系,那么找到一种合适的植物色素,并且把它固定在吸水的材料上,不就可以实现快速、准确辨识酸碱度了吗?
 
【研究方案】(含研究目的、研究准备、研究步骤、研究过程、实验心得等)
一、 研究目的
1、 确定合适的植物色素作为酸碱指示剂;
2、 制作可以快速辨识液体酸碱度差异的小工具;
3、 建立酸碱度和植物色素颜色变化之间的关系。
 
二、 研究步骤
1、确定酸碱指示剂。我在网上查阅了资料,发现我们工人叔叔也会用到酸碱指示剂,常用的有石蕊、酚酞、百里酚酞、甲基橙等等。可是这些物质生活中不常见,也不易买到,而且有些酸碱指示剂起作用的范围很特别,只有在特别酸或者特别碱的情况下才会变颜色,日常生活中似乎也用不上。那怎么办呢?
这时我想到妈妈平时在家做面食时会用紫甘蓝、菠菜等蔬菜的汁来调色,是不是这些有颜色的蔬菜汁中就用合适的酸碱指示剂呢?于是我做了以下小实验。
1.1 分别把小苏打和白醋溶解在清水里,一杯小苏打水和一边白
醋水作为一组;
1.2 分别把紫甘蓝、紫薯、胡萝卜、月季花、菠菜等5种蔬菜或
者植物捣碎;
1.3 把捣碎后的植物泥分别投入小苏打水和白醋水中观察颜色变
化。结果发现,紫薯、胡萝卜没有变色,菠菜和月季花有一点变色,但效果不明显,只有紫甘蓝那一组,紫色的紫甘蓝泥在酸性的白醋水里变成了明亮的红色,在碱性的小苏打水里,变出了蓝绿色,看样子紫甘蓝就是最合适的天然酸碱指示剂了。
2. 制作快速识别小工具
2.1制作紫甘蓝水:把紫甘蓝叶子撕碎、榨汁、过滤。注意尽量
使用紫甘蓝的薄叶,少用梗,撕块尽量撕成小碎片,丢入榨汁机里,往榨汁机里倒入少量水,榨汁后过滤。
2.2制作试纸条:找合适厚度、吸湿性的白纸,裁成统一尺寸的小纸条;为了保证一定的吸水度,达到更好的实验效果,我分别准备了3种:普通打印纸、厨房用吸油纸、棉签。(后来经过实验证明,打印纸的吸水度不如厨房用吸油纸,但美观度优于后者,棉签的吸水度好,但后期对比色卡美观效果不及前两种。)
2.3制作“紫甘蓝试纸”:用紫甘蓝汁浸泡纸条,晾干。
2.4验证试纸效果。试纸插入小苏打水里会变成蓝绿色,插入白醋水里就会变成粉红色,说明快速辨识液体酸碱性的工具初步完成了。
3.建立酸碱度和变色程度之间的关系。
利用前面制作的紫甘蓝试纸,已经可以测试水或者食物的酸碱性了,但是同样酸性情况下,我们怎样才能知道哪种食物更酸一些,酸度相差多少呢?在妈妈的启发下,我想到如果酸度碱度的大小和颜色深浅是有关系的,在试纸一样的前提下,同样的酸度就会显示同样的颜色,那么是否可找一个酸度碱度确定的东西作为参照标准,把不同酸度碱度的试纸颜色拍下来,做成一份标准的比色卡呢?这样遇到需要测试的液体,只要用紫甘蓝试纸去变色,把变色结果和比色卡做比对,不就可以从对应的颜色知道它的酸碱度了吗?想到这儿我就立即动手做了。
3.1 制作不同浓度的酸性液体。我选择的是白醋,超市售卖的白醋都会标记浓度,浓度一样,那么酸度就是固定的。然后把白醋作为酸度最高的标准,再用清水稀释,每稀释五倍体积,也作为一个酸度的标准,这样每个标准白醋水之间的酸度就相差五倍,是固定的。知
道了白醋的浓度以后,实际上这个时候每一杯标准白醋水的酸度是可以算出来的,但这个计算对我来说太复杂了,可能得上中学以后才能掌握吧。
3.2 制作不同浓度的碱性液体。这次我选择的还是小苏打,可怎么掌握好小苏打水的浓度呢,这个难不倒我。因为之前在一本杂志上看过,每一种物质能在清水里溶解多少是有上限的,这叫“饱和”。那么只要在加热的情况下放进小苏打,不停搅拌不停加入,直到无法再溶解,冷却以后的小苏打水就是饱和的。因此,无论什么情况,饱和的小苏打水,浓度总是一样。然后我就用饱和的小苏打水作为碱度最高的标准,再用清水稀释,每稀释五倍体积,也作为一个碱度的标准,这样每个标准小苏打水之间的碱度就是相差五倍,也是固定的。
为了降低实验操作难度,我和妈妈一起讨论怎样操作能既准确又方便可行,办法是用滴管从第一杯白醋和苏打水中分别取一滴原液滴入上述两组杯子中的第二杯里,再分别从第二杯取一滴入第三杯,以此类推,就能相当于每杯溶液的浓度是五倍递减,这样就不怕不停稀释,体积太大,用水桶装都装不下了,这个办法是不是特别赞?
实验小心得:
i. 本着科学严谨精神,不同浓度梯度的醋和苏打水酸碱度不同,
按五倍五倍地稀释,这样操作有两个原因,第一,浓度梯度是定量的,做的比色卡有半定量的效果,这样显得更有价值;第二只有保持了足够的浓度差,色差才会比较明显;
ii. 这个实验需要准备水的体积是五倍递增,但实际操作起来很不
方便,因此我们换了个角度,从五倍稀释递减角度操作,能达到同样的实验效果。
3.3  制作一套“显色对照表”:用晾干的“紫甘蓝试纸”分别放
在每份样品里拍照,一套“显色对照表”就做好了;
3.4  检测液体酸碱度:根据“显色对照表”和富余的紫甘蓝试纸就可以测常见液体的酸碱度,比如饮用水、各种果汁等等,检测的液体越酸颜色越红,越碱颜色越蓝。
 
【研究结论】
酸碱指示剂一般是弱的有机酸或弱的有机碱,或既呈弱酸性又呈弱碱性的两性物质,当溶液的PH改变时,由于结构变化而引起颜色变化。在日常生活中,紫甘蓝色素可以作为酸碱指示剂用于检测一些物质的酸碱性。紫甘蓝色素属于花青素,由于花青素自身的结构中含有某些物质,使其表现出某些酸性性质的同时又具有碱性性质。花青素类化合物的颜色随PH而改变。紫甘蓝色素对光、热有特殊的稳定性,因而可作为试剂使用和保存。紫甘蓝色素在各个PH下呈现的颜色分明,能用肉眼分辨,并能明确说出时何种颜色,这是在花青素类化合物中不多见的,因此紫甘蓝色素可作为酸碱指示剂使用。
这次通过自制紫甘蓝汁鉴别生活中酸碱物质的小课题活动,让我经历了科学探究的全过程,而且还能用所学知识解决生活中的实际问题,了解更多物质的酸碱性。我通过科学实验,“创造”条件、收集事物渐变的证据,体会到科学实验需要秉持认真、严谨的态度。科学如此奥妙,整个小课题研究让我受益匪浅!
 
【致谢】
南京郑和外国语学校小学部        科学学科 张永蓉老师
国家医保局价格招采司             翁林佳处长
 
【参考文献】
孙彩云 《紫甘蓝指示剂的制作及变色范围的研究(J)化学教学2012(10)48-50》