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科普视频 | 如何趁花不注意的时候采花制作花汁酸碱指示剂?

化学加  · 公众号  · 化学  · 2020-01-12 14:15

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第一期  酸碱指示剂



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pH的定义


1909年由丹麦生物化学家Soren Peter Lauritz Sorensen提出。p来自德语Potenz,意思是浓度、力量;H(hydrogen ion)代表氢离子。

氢离子浓度指数(hydrogen ion concentration)是指溶液中氢离子的总数和总物质的量的比,一般称为“pH”。数学上定义为氢离子浓度的负对数值,pH = -lg[H+]。

 

酸碱指示剂


酸碱指示剂一般是弱的有机酸或有机碱,它的酸式与其共轭碱式相比,具有明显不同的色调。

当溶液的pH改变时,指示剂失去质子由酸式转变为碱式,或得到质子由碱式转化为酸式,由于结构上的改变,从而引起颜色的变化。

 

 

几乎所有的花汁均可用作酸碱指示剂。鲜花中的花色素多数为有机物,它们多数难溶于水,而易溶于有机溶剂,且溶解速率慢。

花朵表面常有一种蜡质保护层,其会阻碍水及酒精进入花片内部。因此浸泡前必须捣碎花瓣。浸出液会因空气中的氧气氧化变质,使显色灵敏度降低或消失。

 

 

花汁酸碱指示剂的变色原理


大多数鲜花本身有颜色,这种颜色由植物体内的不同植物色素控制。植物体内的植物色素种类繁多,从结构上看,体现颜色比较突出的有三大类:
第一类为胡萝卜素类。这类植物色素的主链部分由二萜单位组成,两端各由两个异戊二烯连接成的环,由于两个环内双键位置及环上取代基的不同而产生不同的异构体及化合物,如β-胡萝卜素、叶黄素及玉米黄素,这类植物色素的颜色呈黄-橙黄。

β-胡萝卜素结构式

 

第二类为黄酮类化合物。这是一类基本骨架为2-苯基色原酮(如图A)的系列色素,这类化合物颜色从浅黄-深黄。



第三类是花色素类。花色素虽然也是类黄酮类化合物,但由于C环上的氧带正电荷(见图B),使其在颜色显现中作用大增。这类化合物在植物体内一般与单糖结合,以糖苷的形式存在,其呈现的颜色首先取决于B环上的取代基。
 
常见的一些色素的取代基及颜色如下图所示:


 

由此可见,决定植物色素颜色的主要因素是花色素类。前两类色素的颜色主要是黄色,且含胡萝卜素的浸出液遇酸碱几乎不变色,第三类包括了橙、粉红、红紫、蓝等多种颜色,实验证明,这类色素的溶液遇酸碱显色明显。



敬请期待下一期《蓝色颜料》哦!

                    

 





特别鸣谢

南方科技大学

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何绮婷博士

18级席振宇同学

16级马雪卿同学



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