石蕊

蓝紫色粉末状的弱有机酸

石蕊(Litmus),是一种弱的有机酸,呈蓝紫色粉末,是从地衣植物中提取得到的蓝色色素,能部分地溶于水而显紫色,是一种常用的酸碱指示剂,变色范围是pH=4.5~8.3之间,在酸碱溶液的不同作用下发生共轭结构的改变而变色。

石蕊作为 化学 指示剂 检验溶液的酸碱性是 英国 化学家、物理学家 罗伯特·波义耳 首先发现并开始推广使用的。随着溶液酸碱性的变化,石蕊 分子结构 发生改变而呈现出不同的颜色变化:在酸性溶液里,红色的分子是其存在的主要形式,使溶液呈红色;在碱性溶液里,石蕊 水解 发生的 电离平衡 向右移动,蓝色的 酸根离子 是其存在的主要形式,故使溶液呈蓝色;在中性溶液里,红色的分子和蓝色的酸根离子共存,因而溶液呈紫色。

指示剂

性状 为蓝紫色粉末,是从植物中提取得到的蓝色色素,能部分地溶于水而显蓝色。石蕊是一种常用的 酸碱指示剂 ,变色范围是pH=4.5-8.3之间。石蕊(Litmus)是一种弱的 有机酸 ,相对分子质量为3300,在酸碱溶液的不同作用下,发生共轭结构的改变而变色。也就是说,在溶液中,随着溶液酸碱性的变化,其 分子结构 发生改变而呈现出不同的颜色变化:

在酸性溶液里,分子是其存在的主要形式,使溶液呈红色;(由于[H+]增大,平衡向左移)在碱性溶液里,石蕊 水解 发生的 电离平衡 向右移动,电离产生的 酸根离子 是其存在的主要形式,故使溶液呈蓝色;(由于[OH-]增大,平衡右移)在中性溶液里,分子和酸根离子共存,因而溶液呈紫色。([HZ]=[Z-])

与酚酞的原理比较

石蕊和酚酞都是 酸碱指示剂 ,它们都是弱的 有机酸 。在溶液里,随着溶液酸碱性的变化, 指示剂 的 分子结构 发生变化而显示出不同的颜色.

石蕊(主要成分用HL表示)在 水溶液 里能发生如下 电离 :HL红色H+L-蓝色在酸性溶液里,红色的分子是存在的主要形式,溶液显红色;在碱性溶液里,上述 电离平衡 向右移动,蓝色的离子是存在的主要形式,溶液显蓝色;在中性溶液里,红色的分子和蓝色的 酸根离子 同时存在,所以溶液显紫色。石蕊能溶于水,不溶于 乙醇 ,变色范围是pH5.0~8.0。

紫色 石蕊试液 和 phenolphthalein 是溶液酸碱性的 指示剂 ,其颜色是否变化,取决于溶液的pH大小。我们通常说的pH<7的溶液使紫色石蕊变红,使无色酚酞不变色,只是一种粗略说法。其实紫色石蕊试液和酚酞有一定的变色范围,参看图。

任何 水溶液 中都存在H+和OH-,pH的大小决取于溶液H+浓度和OH-浓度的关系。H+浓度=OH-浓度pH=7溶液呈中性

H+浓度>OH-浓度pH<7溶液呈酸性

H+浓度<OH-浓度pH>7溶液呈碱性

在酸溶液中,H+浓度>OH-浓度,故pH<7,但pH<7的溶液不一定是酸溶液,某些盐溶于水后,使得溶液呈酸性,如KHSO4溶于水,会发生以下 电离 :

KHSO4=K+ + H+ + SO42-。

在KHSO4溶液中,存在大量的H+,pH<7。故应该说“能使紫色 石蕊试液 变红的溶液一定是酸性溶液,不使 酚酞试液 变色的溶液可能是酸性溶液,也可能是中性溶液或弱碱性溶液。”

试液配置

(1)先用热 乙醇 溶解去除杂质,把酒精倾去。(2)加水溶解石蕊,搅拌、静置、过滤。(3)滤液稀释至1%即得石蕊试液。

名字由来

其实, 石蕊试剂 (Litmus  化学试剂 )是从一种叫石蕊 地衣 的植物中提取出来的。石蕊地衣生长在中高海拔向阳的岩石上,植株 矮小症 ,但能通过其分泌的 地衣酸 促进高山岩石的逐渐风化、解体,对土壤的形成有重要的作用。

故事

石蕊作为 化学 指示剂 检验溶液的酸碱性是 英国 化学家、物理学家 罗伯特·波义耳 (RobertBoyie,1627-1691)首先发现并开始推广使用的。如何能简便地测出溶液的酸碱性,曾使波意耳及其他科学家大伤脑筋、束手无策。但有一天,问题在波意耳面前出现了转机。这一天,波意耳把刚采来的一束美丽的 紫罗兰 插在实验室的花瓶里,开始做实验。可是他一不小心把几滴 盐酸 滴到了紫罗兰的花朵上。他赶忙用清水去冲洗,就在此时, 波意耳 看到 紫罗兰花 竟变成了红色花!紫罗兰为什么会变红?波意耳感到很新奇,同时更感兴奋,他决心探根究底、搞个水落石出。 罗伯特·波义耳 先把几瓣紫罗兰花瓣陆续放入浓盐酸中,一会儿,紫罗兰花瓣也都变成了红色。他再把一片片花瓣浸入不同浓度的盐酸溶液中,又用 硝酸 、 硫酸 、 CH3COOH ⋯⋯做实验,结果完全相同———花瓣全变成了红色。经过反复实验, 波意耳 认定 紫罗兰 的浸出液,可用于检验溶液是否呈酸性。

初战告捷,但波意耳并不满足,他试图再找出用来检验碱性的物质。他把能找到的花卉、药草、树皮、块茎、块根、 苔藓植物 、 地衣 等制成浸出液,逐一试验它们在碱性溶液中的变色反应。终于发现:从石蕊地衣中提取出的紫色液体能使碱性溶液变蓝。即便如此, 罗伯特·波义耳 仍未就此止步,他想:能不能用一种试剂既能测酸性又能测碱性呢?他试着把石蕊浸出液滴入 盐酸 溶液中,结果出现了与用 紫罗兰 检验酸性一样的现象———石蕊浸出液也变成了红色!

问题彻底解决了。 石蕊试剂 遇碱变蓝,逢酸变红,这正是 波意耳 苦苦找寻的双向 指示剂 !从此,石蕊试剂广泛应用于检验溶液的酸碱性。波意耳这项重大发明是在1646年,直到几百年后的现在,仍在普遍采用。所以,我们今天能十分容易地检测出溶液的酸碱性,这应该感谢伟大的 罗伯特·波义耳 !同时,我们应学习他善于观察、勤于思考、勇于探求真理的精神。

生态学

对水稍微有危害,不要让未稀释或大量的产品接触 地下水 、水道或者污水系统,若无政府许可,勿将材料排入周围环境。

稳定性

如果遵照规格使用和储存则不会分解,未有已知危险反应,避免 氧化物

贮存方法

保持贮藏器密封、储存在阴凉、干燥的地方,确保工作间有良好的通风或排气装置

其他用途

石蕊除常用来制作 化学 指示剂 外,还有多种用途:

可供药用,有抗菌作用,用于制造 杀菌剂 ,其含有的 多糖 有抗癌作用;还可供食用,并用于制取 地衣淀粉 、 蔗糖 、 乙醇 ,也可用来提取 葡萄糖 ;以及制成动物饲料;并可用于提取 染料 ———红

另外,石蕊 地衣 对空气中的 二氧化硫 等污染物十分敏感。据科学家测定:当1m3空气中SO2的含量达到0.23mg时,石蕊地衣等植物在一个月内就全部死亡。因此,在城市和某些工厂附近很难生存,人们利用这一特性,把石蕊地衣植物当作检测 空气污染 程度的指示植物。

参考资料

  1. 2024-03-06
  2. 2024-03-06