紫色植物与酸碱指示剂

江泽铖

作者学校：广州市白云区汇侨中学  指导教师：胡琴

一、前言

在研究二氧化碳的化学性质的时候，老师演示了有关二氧化碳和水反应生成碳酸，可以使紫色石蕊溶液变红的实验。同时老师也介绍了紫色石蕊溶液实际上是一种酸碱指示剂，可以通过紫色石蕊溶液的不同的变色来验证酸性物质和碱性物质。后来，我上网查了一下资料，在大自然界中，很多植物的花、叶、茎等都可以作为制作酸碱指示剂的原材料。

这时，脑子里就萌发出一个念头，既然紫色石蕊溶液可以作酸碱指示剂，那是不是所有的紫色植物都可以制成酸碱指示剂呢？于是，便开始了下面这个探究实验。

二、酸碱指示剂

2.1酸碱指示剂的介绍

酸碱指示剂（Acid-base indicator），或称pH指示剂、氢离子浓度指示剂，是用于酸碱滴定的指示剂。酸碱指示剂是一类结构较复杂的有机弱酸或有机弱碱，它们在溶液中能部分电离成指示剂的离子和H+氢离子或OH-氢氧根离子，并且由于结构上的变化，它们的分子和离子具有不同的颜色，因而在pH不同的溶液中呈现不同的颜色。由于酸碱指示剂在不同pH值的溶液中能产生可逆的色泽变化，所以可在中和分析中，指示反应终点，并可测定被试液的pH值。酸碱指示剂的质量主要控制在pH变色范围的灵敏度。而常见的酸碱指示剂有：石蕊、酚酞、甲基橙、甲基红、甲基黄、中性红等。

2.2 变色原理

酸碱指示剂既然都是一些有机弱酸或有机弱碱，那么在不同的酸碱性溶液中，它们的电离程度就不同，于是会显示不同的颜色。pH试纸则是由多种指示剂混合液制成的，通常情况下pH试纸就显金黄色，pH≈5，可见在制作时，已将指示剂混合液调至弱酸性，并不是中性，这是为了减弱空气中CO2对测定的影响。此外，中和反应时，使用酸碱指示剂只能用2～3滴，也是因为酸碱指示剂都是有机酸或有机碱，用多了会增大误差的。

常用酸碱指示剂的配制

三、实验猜想

1.所有紫色植物的酒精溶液都能遇酸性溶液、碱性溶液显现出不同的颜色，可以制成酸碱指示剂。

2.只有一部分的紫色植物的酒精溶液能遇酸性溶液、碱性溶液显现出不同的颜色，并制成酸碱指示剂；而另外一部分的紫色植物的酒精溶液不能制成酸碱指示剂。

四、实验部分

【实验原理】许多植物的花、果、茎、叶中都含有色素，这些色素在酸性溶液或碱性溶液里显示不同的颜色，可以作为酸碱指示剂。

【实验仪器】纸杯（若干个）、碟子（1个）、量筒（1个）、滴管（2个）、纱布（若干张）、菜刀（1把）、刀片（1片）、勺子（5个）

【实验用品】 质量分数为75%的医用酒精、白醋（pH=3，呈酸性）、肥皂水（pH=10，呈碱性）、紫甘蓝（1个）、茄子（1个）、桑葚（1盒）、紫葡萄（3颗）、紫洋葱（1个） （如表1）

表1 实验材料

【实验过程】

第一步：

将紫甘蓝用菜刀切成碎块，将桑葚用手掰成颗粒状，用刀片将茄子、紫葡萄以及紫洋葱的表皮取下作为样本，并分别放入预先准备好的纸杯当中。

第二步：

分别向五个纸杯当中倒入适量的酒精。

第三步：

用勺子将杯中的酒精溶液中的样本的进行碾压。

第四步：

将各纸杯分别进行编号：1号（紫甘蓝）、2号（桑葚）、3号（紫葡萄）、4号（茄子）、5号（紫洋葱）。

第五步：

将每个纸杯中的植物酒精溶液，用纱布进行过滤，取滤液。并用量筒及滴管取两次3ml的滤液，分别倒入到相应的纸杯当中（带圆圈的编号检测酸性溶液，带三角形的编号检测碱性溶液），记录原液的颜色。

第六步：

向带圆圈编号的纸杯，依次滴入2ml的呈酸性的白醋，记录下溶液的颜色。

    第七步：

向带三角形编号的纸杯，依次滴入2ml的呈碱性的肥皂水，记录下溶液的颜色。

【实验现象】

五、实验结论及资料查阅

1.实验结论

通过本次实验，可以发现并不是所有的紫色植物都能做酸碱指示剂。在本次实验中，如紫葡萄和桑葚，在分别放入酸性物质和碱性物质后，溶液的颜色都没有发生明显的变化，显然是不能用来做酸碱指示剂。而紫甘蓝、茄子和紫洋葱的溶液，在分别放入酸性物质和碱性物质后，溶液的颜色都发生了明显的变化，是可以做为酸碱指示剂的溶剂。

综上所述，不是所有的紫色植物都能做酸碱指示剂。

2.资料查阅

在大部分紫色植物的花、果、茎当中都含有一种叫做花青素（C15O11H6）的水溶性色素。这种色素可以随着细胞液的酸碱来改变颜色。当细胞液呈酸性，则偏红；当细胞液呈碱性则偏蓝。而酸碱指示剂就是利用这个原理来进行检测溶液的酸碱性的。

花青素(Anthocyanidin)，又称花色素，是自然界一类广泛存在于植物中的水溶性天然色素，属类黄酮化合物。也是植物花瓣中的主要呈色物质，水果、蔬菜、花卉等五彩缤纷的颜色大部分与之有关。花青素存在于植物细胞的液泡中，可由叶绿素转化而来。在植物细胞液泡不同的pH值条件下，使花瓣呈现五彩缤纷的颜色。秋天可溶糖增多，细胞为酸性，在酸性条件下呈红色或紫色，所以花瓣呈红、紫色是花青素作用，其颜色的深浅与花青素的含量呈正相关性，可用分光光度计快速测定，在碱性条件下呈蓝色。花青素的颜色受许多因子的影响，低温、缺氧和缺磷等不良环境也会促进花青素的形成和积累。

六、实验反思与体会

1.实验反思

在实验之前，对于我来说如何设计实验是一个不小的问题。在网上查阅资料的过程中，发现很多有关酸碱指示剂的知识我也并不是很了解。同时，我还翻看了网上一些学生所完成的有关酸碱指示剂的实验，也发现了不少在实验过程中所需注意的事项和细节。在仔细翻看完资料以及认真考虑过后，才决定本次实验所要研究的题目。

而在本次实验中，其实有许多地方都需要注意细节，而这些细节都决定了实验的成败。例如，在取样的时候，因为只有在植物的皮上才有色素，所以需要很有耐心地将植物的皮一片一片地刮下来。而且，在本次实验中，紫葡萄取的样本量较少，导致加入酒精溶液后，溶液都没有明显的变色。最后需要反复碾压样本，才顺利提取出紫葡萄皮中的色素。

总体来看，本次实验还是会有一些小瑕疵。因为实验材料以及实验仪器所受的限制，并没有进行反复多次的实验，可能实验结果会和预想中的结果会有一些偏差。但所幸的是，实验最终所得出的结论并没有与现实有较大的误差。也希望下次在实验当中，能够更完善地去设计整个实验。

2.实验体会

通过本次实验，我学习到了很多有关酸碱指示剂的知识，同时也对酸碱指示剂有进一步认识与了解。而在本次实验中，也让我学会在做事的过程中，需要更多地谨慎与细心，还要学会注意细节。如果没有做到这些，恐怕这次实验也不能顺利完成。

同时，也要感谢我的姐姐对我在知识与技术上的帮助以及拍摄，还有化学老师的帮助，让我顺利的完成本次实验，充实了整个寒假。希望以后能有更的多机会去做类似的实验，以便更深入地去了解化学，体验学习化学的乐趣。