"ქიმიის უწყებანი" ტომი:5, ნომერი:1, 11-14 გვ.
უნივერსალური ინდიკატორი
1სსიპ ილია ჭავჭავაძის სახელობის N2 საჯარო სკოლა,
2საქართველოს ტექნიკური უნივერსიტეტი
რეზიუმე: როდესაც მასწავლებელი ხარ, შენი ვალდებულებაა მოსწავლეს განუვითარო ის უნარ-ჩვევები, რომლებსაც გამოიყენებს ყოველდღიურ ცხოვრებაში. ამის ერთ-ერთი მნიშვნელოვანი საშუალება, კვლევაზე ორიენტირებული სწავლებაა. სწავლების ეს ფორმა მოსწავლეებისაგან მოითხოვს კრიტიკულ და შემოქმედებით აზროვნებას. პრობლემის განსაზღვრას და მისი გადაჭრის გზების ძიებას. ქიმიის სწავლებისას, მნიშვნელოვანია ექსპერიმენტებით სწავლება, ამ დროს მოსწავლე აქტიურადაა ჩართული, თვითონ იკვლევს, აკვირდება, გამოაქვს დასკვნა. პანდემიის პერიოდში, ონლაინ სწავლების დროს მნიშვნელოვანი იყო ისეთი აქტივობების დაგეგმვა, რომელთა განხორციელებაც მოსწავლეებს მოუწევდათ სახლის პირობებში.
საკვანძო სიტყვები: ანტოციანინები, უნივერსალური ინდიკატორი, სწავლება, ქიმიური ექსპერიმენტი
როდესაც მასწავლებელი ხარ, შენი ვალდებულებაა მოსწავლეს განუვითარო ის უნარ-ჩვევები, რომლებსაც გამოიყენებს ყოველდღიურ ცხოვრებაში. ამის ერთ-ერთი მნიშვნელოვანი საშუალება, კვლევაზე ორიენტირებული სწავლებაა. სწავლების ეს ფორმა მოსწავლეებისაგან მოითხოვს კრიტიკულ და შემოქმედებით აზროვნებას. პრობლემის განსაზღვრას და მისი გადაჭრის გზების ძიებას. ქიმიის სწავლებისას, მნიშვნელოვანია ექსპერიმენტებით სწავლება, ამ დროს მოსწავლე აქტიურადაა ჩართული, თვითონ იკვლევს, აკვირდება, გამოაქვს დასკვნა. არგუმენტირებულად მსჯელობს მიღებულ შედეგებზე, ხდება აღმომჩენი. შესაბამისად, იზრდება მოსწავლეთა ინტერესი შესასწავლი საკითხის მიმართ. მოტივაციის გასაზრდელად მოსწავლეებს სჭირდებათ მკაფიოდ ხედავდნენ კავშირს ქიმიის საგანსა და ყოველდღიურ ცხოვრებაში, ქიმიის გამოყენებას შორის. პანდემიის პერიოდში, ონლაინ სწავლების დროს მნიშვნელოვანი იყო ისეთი აქტივობების დაგეგმვა, რომელთა განხორციელებაც მოსწავლეებს მოუწევდათ სახლის პირობებში. მოსწავლეებთან ერთად ავირჩიეთ კვლევითი ექსპერიმენტი: „უნივერსალური ინდიკატორი“. ყურადღება გავამახვილე იმ ფაქტზე, რომ ექსპერიმენტი ყოფილიყო უსაფრთხო, მარტივი, შემეცნებითი. საკვლევად ავიღეთ ნივთიერებები, რომლებსაც საყოფაცხოვრებო გამოყენება აქვს და ყველა ოჯახში მოიპოვება. მათი სპექტრი საკმაოდ ფართოა და მოსწავლისათვის უსაფრთხოა. მნიშვნელოვანი იყო, რომ მოსწავლეებმა თვითონ ჩაატარეს ექსპერიმენტი, ისეთ ნივთიერებებით, რომლებთანაც შეხება ჰქონდათ საყოფაცხოვრებო პირობებში, დაამყარეს მიზეზ-შედეგობრივი კავშირი ჩატარებულ ექსპერიმენტსა და ყოველდღიურობას შორის, გაუჩნდათ მოტივაცია სიღრმისეულად შეისწავლონ საგანი.
რას წარმოადგენს უნივერსალური ინდიკატორი? უნივერსალური ინდიკატორი ზოგადად არის ნივთიერება, რომელიც შეყავთ ხსნარში მასში მიმდინარე ქიმიური პროცესის გამოსამჟღავნებლად. თუმცა არსებობს გარკვეული შეზღუდვები, როგორიცაა: ხელმისაწვდომობა და ასევე მაღალი ღირებულება, ამიტომ სასწავლო სივრცეში საჭიროა ვეძიოთ ბუნებრივი ნაერთებისგან შექმნილი ინდიკატორი. ამ პრობლემის გადასაჭრელად ავირჩიეთ უნივერსალური ინდიკატორის მიღების მარტივი გზა წითელი კომბოსტოსგან. რატომ წითელი კომბოსტოსგან? წითელი კომბოსტო, ინდიკატორად გამოიყენება მასში შემავალი ნივთიერება ანტოციანინის გამო [1], რომელიც კარგად იხსნება წყალში და სხვადასხვა არეში ფერს იცვლის. ანტოციანინები წყალში ხსნადი პიგმენტებია, რომლებიც მრავალი მცენარის ვაკუოლშია ლოკალიზებული და მათი ფოთლებისა და ნაყოფების სხვადასხვა შეფერილობას განაპირობებს. ეს ნივთიერებები ძირითადად აცილებულ და გლიკოზირებულ ფლავონოიდებს წარმოადგენენ. ანტოციანინების მოლეკულების რთული სტრუქტურა და მათში სხვადასხვა ტიპის ჩამნაცვლებლების არსებობა იწვევს ფერთა სიმკვეთრეს და რაც მთავარია, მათ ცვლილებას pH-ის სხვადასხვა დიაპაზონში. სწორედ ამიტომ, ამ ნაერთებს ხშირად ბუნებრივ pH-ინდიკატორებად იყენებენ. ამან საფუძველი დაუდო ჩვენს იდეას – შეგვესწავლა წითელი კომბოსტოდან, როგორც იაფი ნედლეულიდან, გამოყოფილი ანტოციანინების ჯამური პრეპარატის გამოყენების შესაძლებლობა.
რატომ უნდა ვიცოდეთ pH-ის შესახებ? მოსახლეობისთვის წყალი ერთ-ერთი ძირითადი ბუნებრივი რესურსია დედამიწაზე. იგი ძირითადი კლიმატური ფაქტორიცაა და მასზეა დამოკიდებული ცოცხალი სამყაროს განვითარება. წყლის რესურსებს უდიდესი მნიშვნელობა ენიჭება მოსახლეობისათვის ხელსაყრელი საცხოვრებელი პირობების უზრუნველყოფის საქმეში. ადამიანის სხეულის 60% წყალია, ამიტომ წყალი ჩვენი ორგანიზმის ერთ-ერთი მნიშვნელოვანი კომპონენტია.
25°C ტემპერატურაზე სუფთა წყლის pH-ი ძალიან ახლოსაა 7-თან. ამიტომ სუფთა წყალი ნეიტრალურად ითვლება. ნებისმიერი ხსნარი ჩვენი ცხოვრების მნიშვნელოვანი ნაწილია, რომელთანაც გვაქვს ყოველდღიური შეხება, ხსნარის pH განსაზღვრას ჩვენ ჯანმრთელობას. pH=7, ხსნარი გარემო ნეიტრალურია. 6.9-დან 0-ამდე მჟავა გარემოა, ხოლო 7.1-დან 14.0-ამდე ტუტე გარემო.
ადამიანის სხეული მუდმივად ცდილობს ამ თანაფარდობის დაბალანსებას და ინარჩუნებს მკაცრად განსაზღვრულ pH-ის დონეს. დაბალანსებული ფუძე-მჟავური ბალანსი არი ჯანსაღი კანის გასაღები.
რატომ არ ღირს მისი დარღვევა და როგორ ავირჩიოთ სწორად ჰიგიენური და სარეცხი საშუალები? ჩვენი კანის pH არის 7-ზე ოდნავ ნაკლები. თუ ჩვენი კანის pH დონე მკვეთრად იმატებს ან იკლებს, ამან შეიძლება დაარღვიოს ბუნებრივი დამცავი მექანიზმი მიკრობიომის-მიკროორგანიზმების დათრგუნვის ხარჯზე, რომლებიც ბინადრობენ კანზე და იცავენ მას. შედეგი-კანის აქერცვლა, გაღიზიანება, მომატებული მგრძნობელობა და კანის სხვა დაავადებები.[3]
აქედან გამომდინარე, ჩემს მოსწავლეებთან ერთად მერვე კლასში დავგეგმე და განვახორციელე კომპლექსური დავალება: „უნივერსალური ინდიკატორი“. განვახორციელე ქიმიური ექსპერიმენტი, წითელი კომბოსტოსგან დამზადებული „უნივერსალური ინდიკატორის“ გამოყენებით. მოსწავლეებმა გაანალიზეს ქიმიური ექსპერიმენტის შედეგები და შექმნეს პრეზენტაცია სახელწოდებით “უნივერსალური ინდიკატორი”.
ნაშრომში ნათლად წარმოაჩინეს:
- მეთოდი, რომლის საშუალებითაც მოამზადეს უნივერსალური ინდიკატორი
- უნივერსალური ინდიკატორის მოქმედების პრინციპი
- ჩატარებული ქიმიური ექსპერიმენტის ცდის ოქმი და მონაცემთა ცხრილი
- კავშირი უნივერსალური ინდიკატორის ფერის ცვლილებასა და ხსნარის არეს შორის
- კავშირი pH-ის მნიშვნელობის ცოდნასა და გამოყენებას შორის არა მხოლოდ ქიმიაში, არამედ ყოველდღიურ ცხოვრებაში
ამ ექსპერიმენტით მოსწავლეებმა შეძლეს: უფრო ვრცლად ხსნარების მნიშვნელობის შეფასება ადამიანის ყოფა-ცხოვრებასა და ბუნებაში, მჟავების/ფუძეების მნიშვნელოვანი წარმომადგენლების დასახელება. ინდიკატორის გამოყენებით საკვლევი ხსნარების pH-ის განსაზღვრა. მოსწავლეებმა შეძლეს, თეორიული ცოდნის გამოყენება ყოველდღიურ ცხოვრებაში. განახორციელეს ცოდნის ტრანსფერი. შესაბამისად გაიზარდა მათი ინტერესი ქიმიის მიმართ.
ექსპერიმენტის მიმდინარეობა
უნივერსალური ინდიკატორის მომზადების მეთოდიკა სახლის პირობებში [3]
რეაქტივები: წითელი კომბოსტო (100 გ)
გამოხდილი წყალი (400 მლ)
ხელსაწყოები: მომინანქრებული 800 მლ-იანი ქვაბი, ელექტროქურა ან გაზქურა, დანა, 100 მლ-იანი ჭიქა (9 ცალი)
რეკომენდაცია: ჩაატარეთ ცდა სამზარეულოში
აიღეთ წითელი კომბოსტოს 100 გრამი, დაჭერით წვრილად, მოათავსეთ მომინანქრებულ 800 მლ-იან ქვაბში, დაამატეთ 400 მლ წყალი, მოათავსეთ ელექტროქურაზე ან გაზქურაზე და ადუღეთ 20 წუთი (ხსნარი უნდა იყოს მუქი იისფერი). შემდგომ ჭურჭელი ფრთხილად გადმოდგით ქურიდან (გამოიყენეთ რაიმე ნაჭერი), გააცივეთ და დეკანტაციით (გადაწურვით) მოაშორეთ მყარი მასა. პარალელურად მოამზადეთ 9 ცალი პატარა, 100 მლ-იანი ჭიქები და თითოეულ ჭიქას გაუკეთეთ წარწერები ჩამოთვლილი ხსნარების შესაბამისად:
- ჭიქა # 1-გამოხდილი წყალი,
- ჭიქა # 2-ლიმონის წვენი,
- ჭიქა # 3-თეთრი ღვინის ან ვაშლის ძმარი (რომელიც გაქვთ სახლში)
- ჭიქა # 4-ვაშლის წვენი,
- ჭიქა # 5-სუფრის მარილის წყალხსნარი*
- ჭიქა # 6-სასმელი სოდის წყალხსნარი*
- ჭიქა-# 7 საპონი,
- ჭიქა # 8-შამპუნი,
- ჭიქა # 9-ჭურჭლის სარეცხი ჟელე
თითოეულ ჭიქაში წარწერის შესაბამისად მოათავსეთ საკვლევი ხსნარების 20-20 მლ და დაუმატეთ პიპეტის საშუალებით მიღებული კომბოსტოს ხსნარის 10-15 წვეთი, მოურიეთ კოვზით (ჩაის კოვზით) და დააკვირდით ფერის ცვლილებას. ჩატარებული ცდის საფუძველზე შეავსეთ მოცემული ცხრილი. ცხრილის შესავსებად კი გამოიყენეთ წითელი კომბოსტოდან მიღებული ინდიკატორის ფერის ცვლილების შკალა (სურათი # 1) და ინდიკატორის ფერის ცვლილების რიცხობრივი მახასიათებელი (ცხრილი # 2). გამოიტანეთ შესაბამისი დასკვნები და შეავსეთ ცდის ოქმი.
*სუფრის მარილის და სასმელი სოდის წყალხსნარების დასამზადებლად მათი მცირე რაოდენობები (დაახლოებით 2-2 გ) გახსენით 20-20 მლ გამოხდილ წყალში.
სურათი #1. ინდიკატორის ფერის ცვლილების შკალა
ცხრილი # 1. ინდიკატორის ფერის ცვლილების რიცხობრივი მახასიათებელი
| მიახლოებითი pH | ფერი |
|---|---|
| 1-2 | მუქი წითელი |
| 3-5 | ღია იისფერი |
| 7 | იისფერი |
| 8-10 | მოლურჯო-მწვანე |
| 11-13 | მომწვანო-ყვითელი |
მოსწავლეებმა მოამზადეს უნივერსალური ინდიკატორის ხსნარი წითელი კომბოსტოსგან მიცემული მეთოდიკის გამოყენებით, პარალელურად, საკვლევი ხსნარები მოათავსეს პატარა ჭიქებში და თითოეულ ჭიქას გაუკეთეს წარწერები. შემდეგ თითოეულს ჭიქას, რომელშიც სხვადასხვა საკვლევი ხსნარი იყო მოთავსებული, დაუმატეს კომბოსტოს იისფერი ხსნარის 20-20 წვეთი, მოურიეს და დააკვირდნენ ფერის ცვლილებას. მიღებული შედეგები წარმოგიდგინეს ცხრილის # 2 საშუალებით, გამოიტანეს შესაბამისი დასკვნები, რომლის საფუძველზეც შეავსეს ცდის ოქმი
ცხრილი 2. ექსპერიმენტის შედეგები
| ჭიქა, # | ნივთიერების წყალხსნარი | ფერი | მიახლოებითი pH |
|---|---|---|---|
| 1 | გამოხდილი წყალი | იისფერი | 7 |
| 2 | ლიმნის წვენი | წითელი | 3-5 |
| 3 | თეთრი ღვინის ძმარი | წითელი | 3-5 |
| 4 | ვაშლის წვენი | წითელი | 3-5 |
| 5 | სუფრის მარილის წყალხსნარი | იისფერი | 7 |
| 6 | სასმელი სოდის წყალხსნარი | ლურჯი | 8-10 |
| 7 | თხევადი საპონი | ლურჯი | 8-10 |
| 8 | შამპუნი | ლურჯი | 8-10 |
| 9 | საწმენდი საშუალება (ფეირი) | ლურჯი | 8-10 |
ცდის ოქმი
| ჭიქა, # | ვიზუალური დაკვირვების შედეგი | დასკვნა |
|---|---|---|
| 1 | გამოხდილი წყალი | ნეიტრლური არე |
| 2 | ლიმნის წვენი | მჟავა არე |
| 3 | თეთრი ღვინის ძმარი | მჟავა არე |
| 4 | ვაშლის წვენი | მჟავა არე |
| 5 | სუფრის მარილის წყალხსნარი | ნეიტრალური არე |
| 6 | სასმელი სოდის წყალხსნარი | ტუტე არე |
| 7 | თხვედი საპონი | ტუტე არე |
| 8 | შამპუნი | ტუტე არე |
| 9 | საწმენდი საშუალება | ტუტე არე |
მოსწავლეებმა შეისწავლეს ყოველდღიურ ცხოვრებაში გამოყენებული ხსნარის pH ექსპერიმენტულად განსაზღვრის მეთოდი. დამოუკიდებლად გაანალიზეს მიღებული შედეგები და გააკეთეს დასკვნა. შეძლეს დაეკავშირებინათ ქიმია ყოველდღიურ ცხოვრებასთან. ასევე გაანალიზეს რომ pH -ის ბალანსს ჩვენს ყოველდღიურ ცხოვრებაში ძალიან დიდი მნიშვნელობა აქვს. შედეგად, როდესაც მოსწავლე დადგება ცხოვრებისეული გადაწყვეტილების მიღების ან პრობლემის გადაჭრის წინაშე, ეს მისთვის უცხო აღარ იქნება. ამრიგად, ექსპერიმენტის ჩართვა სასწავლო პროცესში იწვევს მოსწავლეთა მოტივაციის ზრდას. მოსწავლეებში გაჩნდა ინტერესის და მათ გაიაზრეს ქიმიის როლი და გაჩნდა რწმენა, რომ მათ შეუძლიათ მიაგნონ სხვადასხვა კანონზომიერებებს და თეორიული ცოდნა გამოიყენონ ყოველდღიურ ყოფა-ცხოვრებაში.
ლიტერატურა
- Duo Xia, Hao Zhou, Yipei Wang, Pingbo Li, Pei Fu, Bian Wu, Yuqing He., How rice organs are colored: The genetic basis of anthocyanin biosynthesis in rice, The Crop Journal, 21 April 2021, Volume 9, Issue 3 (Cover date: June 2021), Pages 598-608,
- ბარელაძე ლ., „მშრალი კანის მოვლა“ (dermatology.ge) 2010 წელი, http://www.dermatology.ge/diseases/skin-nail-hair-care/dry-skin-care/ - უკანასკნელად გადამოწმებულია-1.07.2021
- კომპლექსური დავალება-„ფუძე-მჟავური ცისარტყელა“, https://el.ge/articles/project_tasks/articles/task/535797?class=VIII/ უკანასკნელად გადამოწმებულია-1.07.2021 წელი
გამოქვეყნებულია: 11-07-2021