自制植物酸碱指示剂

　　摘要：300多年前，英国化学家罗伯特波义耳通过紫罗兰的变色发明了酸碱指示剂。生活中，许多植物都含有色素，主要是花青素。花青素在不同酸碱环境中能呈现出不同颜色，可用作酸碱指示剂。
　　关键词：植物；酸碱指示剂；波义耳
　　17世纪，英国科学家罗伯特波义耳（RobertBoyle，16271691）在化学实验中不小心将少许酸沫溅到紫罗兰上。紫罗兰变为红色。为进一步探索变色原理，波义耳采集了药草、牵牛花，苔藓、月季花和各种植物的根，泡出了多种颜色的不同浸液，最终，他从石蕊中提取出紫色浸液，遇酸变为红色，遇碱变为蓝色，这就是最早的石蕊试液。为使用方便，波义耳用浸液把纸浸透、烘干制成纸片，使用时只要将小纸片放入被检测的溶液，纸片颜色发生变化，从而显示出溶液酸碱性。今天，我们使用的石蕊、酚酞试纸、pH试纸，就是根据该原理研制而成的。后来，随着科学技术的进步和发展，许多其他指示剂也相继被另一些科学家发现〔1〕。
　　一、实验目的
　　波义耳把化学确立为科学。见微知著的波义耳经过锲而不舍的努力，发现了酸碱指示剂，为化学科学做出了巨大贡献。今天，让我们重走科学家当年之路，感受实验的点点滴滴，研究化学深层次原理，享受科学的神奇与魅力。
　　二、实验材料
　　1、指示剂原料：野生黑枸杞
　　2、实验器材：50ml量筒2，300ml锥形瓶2，250ml烧杯2，过滤网1，纸槽1。
　　3、其他材料：10ml3。5g100ml白醋（0。000006molL），10ml8。4g碳酸氢钠溶液（1molL），PH4盐酸，PH13氢氧化钠，PH试纸。
　　三、实验方法
　　控制变量法、对比实验。各组实验条件如表1：
　　室温25，水温16。
　　三、实验过程
　　1、用16蒸馏水浸泡黑枸杞10min，搅拌并过滤后，得紫色浸液。PH试纸测得溶液PH约为7。
　　2、配置酸碱溶液。
　　3、酸的检验。用PH试纸测得白醋1的PH值约为6。将0。000006molL白醋倒入量筒中，量取10ml。将黑枸杞浸液缓慢倒入量筒中，观察实验现象。紫色浸液变为粉红色。换用PH5的白醋2，粉红色更加明显。换用PH4的盐酸，粉红色变为红色。
　　4、碱的检验。用PH试纸测得碳酸氢钠溶液1的PH值约为11。将0。001molL碳酸氢钠溶液倒入量筒中，量取10ml。将黑枸杞浸液缓慢倒入量筒中，观察实验现象。紫色浸液变为蓝色。换用0。0001molL碳酸氢钠溶液2，蓝色变浅。换用PH13的氢氧化钠，蓝色加深。
　　五、实验结果分析
　　1、关于酸碱度测定。用黑枸杞自制的酸碱指示剂遇酸变为红色，遇碱变为蓝色。且浸液颜色随酸碱度升高而加深，多次实验后，结果如下表，PH超过4和12后，指示剂颜色变化不明显，自制黑枸杞酸碱指示剂的PH范围约为313。
　　2、指示剂变色原理。酸碱指示剂一般是有机弱酸或有机弱碱。它们的变色原理是由于其分子和电离出来的离子的结构不同，因此分子和离子的颜色也不同。在不同pH的溶液里，由于其分子浓度和离子浓度的比值不同，因此顯示出来的颜色也不同。例如石蕊【（C7H7O4N）n】是一种有机弱酸，它是由各种地衣制得的一种蓝色色素。如果用HIn代表石蕊分子，HIn在水中发生下列电离：
　　如果在酸性溶液中，由于c（H）增大，根据平衡移动原理可知，平衡将向逆反应方向移动，使c（HIn）增大，因此主要呈现红色（酸色）。如果在碱性溶液中，由于c（OH）增大，OH与HIn电离生成的H结合生成更难电离的H2O：
　　使石蕊的电离平衡向正反应方向移动，于是c（In）增大，因此主要呈现蓝色（碱色）。如果c（HIn）和c（In）相等，则呈现紫色。指示剂的颜色变化都是在一定的pH范围内发生的，指示剂发生颜色变化的pH范围叫做指示剂的变色范围。各种指示剂的变色范围是由实验测得的。表2列入了一些常用酸碱指示剂的变色范围。
　　六、结语
　　这次实验收获颇丰，在生活中，自制酸碱指示剂是非常简易的。实验结果比较准确，但由于条件限制，使用的酸碱类型不够多，测定的PH范围也不够精确。在第一次实验时，酸碱指示剂是用清水配置的。由于时间没有控制好，第二天酸碱指示剂变色失效了。第二次做实验时，我查阅相关资料，用乙醇配置了指示剂，指示剂有效时间变长，几天内没有褪色，实验得以正常进行。通过这次实验，我了解了酸碱指示剂的发现历史，更加深刻地理解了酸碱指示剂的工作原理，直观生动地感悟了科学的严谨与神奇。300年前的发现，让酸碱鉴定变得简单，一代代科学家不懈的努力，让化学科学不断完善，不断发扬光大。21世纪是飞速发展的时代，我们同样应该用自己的智慧与坚持，为科学、人类的发展尽一份力。
　　参考文献
　　〔1〕双灵仙，梁中耀。自制酸碱指示剂〔J〕。教学仪器与实验，2008，（5）：31。