КРАСИТЕЛИ

Цели.
Изучить виды красителей, в частности, применяемые на чулочно-трикотажной фабрике и заводе «Роса» г. Борисоглебска, особое внимание уделить анилиновым красителям, рассмотреть практическое значение красителей в повседневной жизни;
на конкретных примерах реализовать дидактический принцип связи теории с практикой;
используя региональный компонент и принцип профессиональной направленности, развивать у учащихся умение анализировать, сопоставлять, применять теоретические знания на практике;
развивать любознательность, интерес к познанию, уверенность в своих силах.
Реактивы. Красная свекла, краснокочанная капуста, уксусная кислота, щелочь.
Раздаточный и наглядный материал. Таблицы «Растительные красители» и «Пищевые добавки», этикетки от газированной воды, кружки бумаги для составления цветового спектра.
Урок комбинированный с элементами интеграции, профессиональной направленности и регионального компонента; на нем используются объяснительно-иллюстративный и игровые методы обучения.
Эпиграф. «Ум заключается не только в знании, но и в умении прилагать знание на деле…» (Аристотель).

ХОД УРОКА

Этап 1.
Ориентировочно-мотивационный

Из истории красителей

Использование природных красителей было известно еще за 3000 лет до н.э. Красители везли в Грецию из Индии, где их добывали из растения рода Indigofera (индиго). В Европе и в России индиго получали из растений вида Isatis tinctoria. Яркий и прочный цвет тканей, окрашенных индиго, придавал этому красителю большую ценность.
Один из древнейших красителей – пурпур, который еще в X в. до н.э. финикийцы получали из улиток-багрянок (murex brandalis). Для получения одного грамма пурпура нужно было обработать 10 000 улиток! Пурпур в течение нескольких веков был самым ценным из всех красителей.
Толчком к развитию химии красителей послужило открытие Н.Н.Зининым в 1842 г. реакции восстановления ароматических нитросоединений:

C₆H₅NO₂ + 6H C₆H₅NH₂ + 2H₂O.

Ученый таким способом получил анилин и некоторые другие аминопроизводные ароматических соединений, что в дальнейшем послужило основой создания новой отрасли химической промышленности – анилинокрасочной.
Первый синтетический краситель был получен в 1855 г. польским химиком, профессором Варшавского университета Я.Натансоном, работавшим в то время в России. При нагревании анилина с дихлорэтаном он получил ярко-красный краситель, названный фуксином.
В 1856 г. английский химик У.Г.Перкин, пытаясь синтезировать хинин, выделил из темного осадка, образовавшегося при взаимодействии анилина с дихроматом калия, пурпурную краску (мовеин).
В 1868 г. К.Гребе и К.Т.Либерман синтезировали ализарин из антрацена через бромирование антрахинона и сплавление бромида с поташем. Прежде ализарин получали из корней марены.
Затем были синтезированы эозин и другие фталеиновые красители (А.Байер и Г.Каро). В наши дни насчитывается более 15 000 красителей самых различных оттенков, принадлежащих к разным классам соединений.

Этап 2.
Операционно-исполнительский

Растения, обладающие красящими свойствами

Красители используют для окраски тканей, пластмассы, изготовления красок. В Борисоглебске на чулочно-трикотажной фабрике для каждого волокна существует свой краситель. Красители бывают:

1) прямые (для хлопчатобумажных и льняных тканей, а также для натурального шелка) – анилиновые;
2) кислотные (для шерсти);
3) дисперсные (для капрона, анида, найлона и ацетатного шелка);
4) катионные (для шерсти);
5) активные (для хлопчатобумажных, льняных и вискозных тканей);
6) универсальные.

Товароведы должны хорошо разбираться в красителях, применяемых для окраски ткани.
Цветовая гамма красителей для окраски хлопка включает 23 цвета:

золотисто-коричневый, черный, оранжевый, коричневый, красный, алый, темно-коричневый, малиновый, бордо, розовый, лиловый, фиолетовый, серый, сиреневый, васильковый, голубой, электрик, ярко-синий, темно-синий, бирюзовый, зеленый, желтый, темно-зеленый.

Красителей для шерсти выпускают 27 цветов:

желтый, лимонный, оранжевый, лососевый, пунцовый, красный, малиновый, вишневый, васильковый, голубой, синий, темно-синий, электрик, горчичный, салатный, светло-зеленый, зеленый, свекольный, бордо, коричневый, кирпичный, розовый, светло-розовый, лиловый, сиреневый, серый, черный.

Красители для капрона выпускают шести цветов:

оранжевый, фиолетовый с синим оттенком, красный, оранжевый с желтым оттенком, фиолетовый, серый.

Активные красители выпускают четырех цветов:

ярко-красный, ярко-оранжевый, ярко-голубой, золотисто-желтый.

Из-за того, что химическая природа волокон различна, создать подлинно универсальные красители, пригодные для окраски всех видов тканей, невозможно. Искусственные красители можно заменить природными, полученными из растений (табл. 1).

Таблица 1

Растительные красители

Растительные краски не хранятся долго, как анилиновые, поэтому их не применяют в промышленности. Красители используют не только для окраски тканей, но и для приготовления напитков, кремов, карамели. Многие овощи обязаны своей окраской пигментам-каротиноидам. Многочисленные представители семейства каротинов отличаются друг от друга составом и строением молекул, что влияет на оттенки их окраски, но у всех у них есть одно общее свойство – растворимость в жирах.
Каротиновые красители по региональной системе цифровой кодификации называются Е160 carotines (табл. 2).

Таблица 2

Пищевые добавки – красители

В свекле есть два пигмента: малиново-красный – бетанидин и сопутствующий ему желтый краситель. Пигмент бетанидин (Е162 beet red) в очень кислой среде становится фиолетовым, а в менее кислой – красным. Бетанидин неустойчив к нагреванию. Поэтому, чтобы лучше сохранить окраску свеклы, ее тушат отдельно с малым количеством жидкости и только потом кладут в бульон для борща. Чтобы окраска свеклы была ярче, следует добавить кислоту (уксус, томат).
Краснокочанная капуста, клюква, черника, виноград, малина, клубника, редис, вишня своей окраской обязаны семейству антоцианов (Е163 anthoceanins). Многие антоцианы изменчивы как хамелеоны. Так, краситель краснокочанной капусты – рубробрасилхлорид – при низкой температуре выпадает из клеточного сока в виде кристаллов. (У кулинаров особенно ценятся кочаны с сизоватым, как бы мучнистым налетом.) В сильно кислой среде он ярко-красный, по мере уменьшения кислотности его окраска становится фиолетовой, ближе к нейтральной среде – синий, а в щелочной – зеленый (провести опыт).
Борисоглебский завод газированных напитков ООО «Роса» выпускает большой ассортимент напитков, около 100 видов. Среди них ягодные и фруктовые напитки, крем-сода, квас и т.д. (учащимся раздают этикетки от газированной воды). Завод использует концентраты фирмы «Делер» НФ и БИ, в которые входят следующие красители: Е102 – тартразин, Е110 – желтый «солнечный закат», Е122 – азорубин, кармаузин, Е124 – понсо 4R, пунцовый 4R, Е131 – синий патентованный, Е150 – сахарный колер, лимонадный колер, солодовый экстракт, кофеин. Смесь красителей дает различные оттенки.

Мини-викторина

(закрепление материала)

1. Энергетическая ценность напитков – 0,5 ккал/см³, выразите значение этой величины в джоулях (1 ккал = 4,18 кДж).

(Ответ. 2,09 кДж/см³.)

2. Какова энергетическая ценность (в ккал) 1,5 л газированной воды, если в 100 мл содержится 50 ккал?

(Ответ. 750 ккал.)

3. Объемная доля СО₂ в газированных напитках превышает 0,4%. Сколько по объему газа СО₂ содержится в 1,5 л газированной воды?

(Ответ. Из соотношения
_об = (V(CO₂)/V(р-ра))•100%
находим V(CO₂) = 6 мл.)

4. Как сделать надпись на лепестках цветов?

(Ответ. Принцип здесь тот же, что и при работе с индикаторами:
под действием кислоты или щелочи красящее вещество
цветка приобретает новый оттенок.)

5. Какой растительный краситель можно использовать для приготовления в домашних условиях фиолетового масляного крема?

(Ответ. Сок черники, ежевики.)

6. Какой краситель относится к витаминам?

(Ответ. -Каротин.)

7. Перечислите, рассматривая этикетки напитков, какие оттенки получаются при сочетании красителей Е102 и Е131, Е102 и Е122.

(Ответ. Е102 (желтый) и Е131 (синий) дают зеленый цвет раствора,
Е102 (желтый) и Е122 (красный) дают розовый цвет.)

8. Нарисуйте спектральный круг и укажите в каждом секторе название растения, окрашивающего ткань в соответствующий цвет.

Ответ:

Растения, окраска которых дает семь цветов спектра

Этап 3.
Рефлексивно-оценочный

Подведение итогов урока, выставление оценок. Об отношении к уроку учащиеся сигнализируют, поднимая по просьбе учителя карточки разного цвета. Красный цвет – урок понравился, зеленый – не понравился.

Домашнее задание. Окрасьте кусочек белой ткани в любой цвет растительным красителем.
Сделайте надпись-поздравление на лепестках тюльпана и подарите его родителям.

ЛИТЕРАТУРА

Дубовицкая В.А. Увлечение знанием: гуманитаризация математических и естественно-научных дисциплин в общеобразовательной школе. Воронеж, 1998, с. 93–95;
Сборник документов, регламентирующих технологическую деятельность исполнителя услуг общественного питания. Министерство внешнеэкономических связей и торговли Российской Федерации, 1997, с. 62–64;
Созонтова О.В., Шабаршин В.М. Биолого-химический кружок в летнем лагере. Химия в школе, 1998, № 4;
Юдин А.М. Химия в нашем доме. М.: Химия, 1990, с. 75–83;
Я познаю мир. Детская энциклопедия. Химия. Составитель Л.А.Савина. М.: АСТ, 1997, 448 с.

С.А.ХАЛЬЗОВА,
преподаватель химии
профессионального
лицея № 27
(г. Борисоглебск,
Воронежская обл.)