石蕊

化學試劑

石蕊(Litmus)的性狀為藍紫色粉末,是從地衣植物中提取得到的藍色色素,能部分地溶於水而顯紫色。是一種常用的酸鹼指示劑,變色範圍是pH=4.5-8.3之間。是一種弱的有機酸,在酸鹼溶液的不同作用下,發生共軛結構的改變而變色。

指示劑


石蕊試劑
石蕊試劑
性狀為藍紫色粉末,是從植物中提取得到的藍色色素,能部分地溶於水而顯藍色。石蕊是一種常用的酸鹼指示劑,變色範圍是pH=5.0-8.0之間。石蕊(Litmus)是一種弱的有機酸,相對分子質量為3300,在酸鹼溶液的不同作用下,發生共軛結構的改變而變色。也就是說,在溶液中,隨著溶液酸鹼性的變化,其分子結構發生改變而呈現出不同的顏色變化:
在酸性溶液里,分子是其存在的主要形式,使溶液呈紅色;(由於[H+]增大,平衡向左移)在鹼性溶液里,石蕊水解發生的電離平衡向右移動,電離產生的酸根離子是其存在的主要形式,故使溶液呈藍色;(由於[OH-]增大,平衡右移)在中性溶液里,分子和酸根離子共存,因而溶液呈紫色。([HZ]=[Z-])

與酚酞的原理比較

石蕊試液
石蕊試液
石蕊和酚酞都是酸鹼指示劑,它們都是弱的有機酸。在溶液里,隨著溶液酸鹼性的變化,指示劑的分子結構發生變化而顯示出不同的顏色.
石蕊(主要成分用HL表示)在水溶液里能發生如下電離:HL紅色H+L-藍色在酸性溶液里,紅色的分子是存在的主要形式,溶液顯紅色;在鹼性溶液里,上述電離平衡向右移動,藍色的離子是存在的主要形式,溶液顯藍色;在中性溶液里,紅色的分子和藍色的酸根離子同時存在,所以溶液顯紫色。石蕊能溶於水,不溶於酒精,變色範圍是pH5.0~8.0。
紫色石蕊試液和酚酞是溶液酸鹼性的指示劑,其顏色是否變化,取決於溶液的pH大小。我們通常說的pH<7的溶液使紫色石蕊變紅,使無色酚酞不變色,只是一種粗略說法。其實紫色石蕊試液和酚酞有一定的變色範圍,參看圖。
任何水溶液中都存在H+和OH-,pH的大小決取於溶液H+濃度和OH-濃度的關係。H+濃度=OH-濃度pH=7溶液呈中性
H+濃度>OH-濃度pH<7溶液呈酸性
H+濃度<OH-濃度pH>7溶液呈鹼性
在酸溶液中,H+濃度>OH-濃度,故pH<7,但pH<7的溶液不一定是酸溶液,某些鹽溶於水后,使得溶液呈酸性,如KHSO4溶於水,會發生以下電離:
K2HSO4=K++H++S2-+4O2-
在KHSO4溶液中,存在大量的H+,pH<7。故應該說“能使紫色石蕊試液變紅的溶液一定是酸性溶液,不使酚酞試液變色的溶液可能是酸性溶液,也可能是中性溶液或弱鹼性溶液。”

試液配置


石蕊試劑
石蕊試劑
(1)先用熱酒精溶解去除雜質,把酒精傾去。(2)加水溶解石蕊,攪拌、靜置、過濾。(3)濾液稀釋至1%即得石蕊試液。

名字由來


石蕊試劑
石蕊試劑
其實,石蕊試劑(Litmus reagent)是從一種叫石蕊地衣的植物中提取出來的。石蕊地衣石蕊地衣( litmus)生長在中高海拔向陽的岩石上,植株矮小,但能通過其分泌的地衣酸促進高山岩石的逐漸風化、解體,對土壤的形成有重要的作用。

故事


石蕊試紙
石蕊試紙
石蕊作為化學指示劑檢驗溶液的酸鹼性是英國化學家、物理學家波意耳(RobertBoyie,1627-1691)首先發現並開始推廣使用的。如何能簡便地測出溶液的酸鹼性,曾使波意耳及其他科學家大傷腦筋、束手無策。但有一天,問題在波意耳面前出現了轉機。這一天,波意耳把剛采來的一束美麗的紫羅蘭插在實驗室的花瓶里,開始做實驗。可是他一不小心把幾滴鹽酸滴到了紫羅蘭的花朵上。他趕忙用清水去沖洗,就在此時,波意耳看到紫羅蘭花竟變成了紅色花!紫羅蘭為什麼會變紅?波意耳感到很新奇,同時更感興奮,他決心探根究底、搞個水落石出。波意耳先把幾瓣紫羅蘭花瓣陸續放入濃鹽酸中,一會兒,紫羅蘭花瓣也都變成了紅色。他再把一片片花瓣浸入不同濃度的鹽酸溶液中,又用HNO3、H2SO4、CH3COOH⋯⋯做實驗,結果完全相同———花瓣全變成了紅色。經過反覆實驗,波意耳認定紫羅蘭花的浸出液,可用於檢驗溶液是否呈酸性。
初戰告捷,但波意耳並不滿足,他試圖再找出用來檢驗鹼性的物質。他把能找到的花卉、藥草、樹皮、塊莖、塊根、苔蘚、地衣等製成浸出液,逐一試驗它們在鹼性溶液中的變色反應。終於發現:從石蕊地衣中提取出的紫色液體能使鹼性溶液變藍。即便如此,波意耳仍未就此止步,他想:能不能用一種試劑既能測酸性又能測鹼性呢?他試著把石蕊浸出液滴入鹽酸溶液中,結果出現了與用紫羅蘭檢驗酸性一樣的現象———石蕊浸出液也變成了紅色!
問題徹底解決了。石蕊試劑遇鹼變藍,逢酸變紅,這正是波意耳苦苦找尋的雙向指示劑!從此,石蕊試劑廣泛應用於檢驗溶液的酸鹼性。波意耳這項重大發明是在1646年,直到幾百年後的現在,仍在普遍採用。所以,我們今天能十分容易地檢測出溶液的酸鹼性,這應該感謝偉大的波意耳!同時,我們應學習他善於觀察、勤于思考、勇於探求真理的精神。

生態學


對水稍微有危害,不要讓未稀釋或大量的產品接觸地下水、水道或者污水系統,若無政府許可,勿將材料排入周圍環境。

穩定性


如果遵照規格使用和儲存則不會分解,未有已知危險反應,避免氧化物

貯存方法


保持貯藏器密封、儲存在陰涼、乾燥的地方,確保工作間有良好的通風或排氣裝置

其他用途


石蕊試紙
石蕊試紙
石蕊除常用來製作化學指示劑外,還有多種用途:
可供藥用,有抗菌作用,用於製造殺菌劑,其含有的多糖有抗癌作用;還可供食用,並用於製取地衣澱粉、蔗糖、酒精,也可用來提取葡萄糖;以及製成動物飼料;並可用於提取染料———紅靛
另外,石蕊地衣對空氣中的SO2等污染物十分敏感。據科學家測定:當1m3空氣中SO2的含量達到0.23mg時,石蕊地衣等植物在一個月內就全部死亡。因此,在城市和某些工廠附近很難生存,人們利用這一特性,把石蕊地衣植物當作檢測空氣污染程度的指示植物。