1 февраля 2019 г. | Автор: Аркадий Курамшин
DIY: Индикатор кислотности

Сленговое выражение «Мне это фиолетово», означающее безразличие, своим появлением обязано цвету индикатора лакмуса, который в нейтральной среде принимает фиолетовую окраску. Впрочем, индикаторы применяются не только в химии – есть индикаторы радиоактивного излучения, электрического тока, состояния окружающей среды.

Эта статья была опубликована в журнале OYLA №3(31). Оформить подписку на печатную и онлайн-версию можно здесь.

​Что такое индикатор

В химии индикатор – это соединение, которое даёт окрашенные продукты в результате взаимодействия с определёнными веществами. Цвет продукта и интенсивность окраски зависят от содержания определяемого компонента в смеси. Благодаря изменению окраски индикатора можно быстро провести анализ. Существуют индикаторы металлов, кислотности, влажности, диагностики заболеваний и многие другие.

Кислотно-основный индикатор меняет цвет в зависимости от кислотности или основности среды. Он представляет собой органическое амфотерное соединение, способное реагировать и с кислотами, и с основаниями. Механика его работы такова: ионы Н + в кислом растворе протонируют молекулу индикатора, заряжая её положительно, а ионы ОН в щелочном растворе отрывают протоны от кислотных групп индикатора, формируя на молекуле отрицательный заряд. Количество положительных или отрицательных зарядов на молекуле индикатора в конечном счёте и приводит к изменению её окраски.

Что такое рН?

Мерой кислотности водного раствора является водородный показатель рН, который численно равен десятичному логарифму концентрации ионов H+ с обратным знаком: pH = –lgC(H+). Например, в растворе сильной одноосновной кислоты НА с концентрацией 0,1 моль/л концентрация ионов H+ составляет 0,1 моль/л (сильные кислоты в воде полностью распадаются на катион H+ и анион А ), а рН равен 1. В водных растворах, где нет источников Н+ и ОН, концентрация ионов одинакова, при этом рН равен 7,0. Если рН меньше 7, речь идёт о кислой среде, больше — основной.

Индикаторами кислотности могут служить не только синтетические вещества, но и органические соединения природного происхождения. Простейший природный кислотно-основный индикатор — заварка чёрного чая, точнее, содержащиеся в ней теины — полифенолы растительного происхождения. Многие, наверное, видели, как бледнеет свежий чай, в который положили ломтик лимона: кислоты, содержащиеся в лимонном соке, делают цвет заварки менее интенсивным. Щелочная же среда, напротив, усиливает окраску теинов — заварка темнеет. Это свойство использовали раньше недобросовестные работники общепита и проводники поездов дальнего следования, «подкрашивая» чай содой.

Более интересный вариант природных индикаторов — это антоцианы, пигменты, содержащиеся, например, в краснокочанной капусте, чёрной смородине, ягодах шелковицы и придающие плодам и листьям растений красную, фиолетовую или синюю окраску. В зависимости от рН среды у антоцианов меняется не просто интенсивность окраски, но и сам цвет. Это позволяет использовать содержащие их экстракты в качестве самодельных индикаторов.

Наши «лакмусовые бумажки» готовы. Можете проверить самодельный индикатор на продуктах из холодильника, значения рН которых приведены в схеме. Чтобы узнать кислотность продукта, нужно поместить индикатор в соответствующий раствор, а затем сравнить его цвет с эталонной шкалой.

 Цветная шкала рН для индикатора из экстракта краснокочанной капусты

Любой индикатор – домашний из краснокочанной капусты или его лабораторный аналог – позволяет оценить лишь кислотность среды: отличить кислую от щелочной или слабокислую от сильнокислой. Определить точное значение рН среды таким образом не получится. Для этого нужен особый прибор – рН-метр.

Материалы

  • Небольшой вилок краснокочанной капусты (0,5 кг)
  • Плотная белая бумага
  • Две кастрюли
  • Вода
  • Плита
  • Дуршлаг
  • Нож
  • Ножницы
Ход работы

1. Измельчаем капусту. Чем меньше будут кусочки, тем больше сока, содержащего антоцианы, попадёт в экстракт. Заливаем водой, доводим до кипения и варим на медленном огне 30 минут.

2. Делаем заготовки индикаторов. Пока варится капуста, разрезаем бумагу полосками (шириной 5–7 мм и длиной 3–4 см).

3. Сливаем экстракт в другую кастрюлю. Побочный продукт эксперимента вполне годен в пищу – его можно использовать как начинку для пирога или съесть сразу.

4. Кипятим экстракт на медленном огне. Ждём, пока объём жидкости уменьшится вдвое. Чем она насыщенней, тем интенсивнее окраска индикатора.

5. Опускаем бумажные полоски в горячий экстракт. Оставляем на 15–20 минут, следим, чтобы они не касались друг друга. Затем сушим в тёмном месте.