De naturlige pH-indikatorer er molekyler, der er ansvarlige for de farvninger, der observeres i planter, frugter eller blomster og nogle grøntsager. De består i langt størstedelen af en familie af organiske forbindelser kaldet anthocyaniner, som identificeres i naturen ved deres blå, røde og lilla farver.
Derfor, hvis vi har en rødlig frugt, er det sandsynligt, at dets farve skyldes et sæt anthocyaniner. Disse har en molekylær struktur, der giver dem mulighed for at absorbere fotoner, hvilket reflekterer bølgelængder, som vores øjne får, og hjernen fortolker som farve. Når der er en variation i pH, ændres deres strukturer og derfor den farve, vi opfatter.
Hortensiaens farve varierer afhængigt af surheden eller alkaliteten i de jordarter, hvor dine planter vokser. Kilde: Pixnio.
Et velkendt eksempel er hortensiaer. I sure jordarter, der er rige på aluminium og andre metalliske kationer, præsenterer de blålige kronblade (øverste billede). Efterhånden som jordens surhedsgrad neutraliseres eller formindskes, viser hortensiaerne lilla nuancer, hvor de endelig har rødlige eller lyserøde kronblade i basale jordarter.
Flere af de farver, som vi ser i frugter eller blomster, er følsomme over for ændringer i pH; den farveændring (ændring), som sådanne naturlige farvestoffer har lidt, er imidlertid ikke altid gunstig til deres anvendelse som syre-base-indikatorer i et laboratorium.
Farveekstraktion
Fordelen ved at arbejde med naturlige indikatorer er, at eksperimenter kan udføres på hjemmets sikkerhed og med enkle materialer og ingredienser. Først skal farvestoffet fjernes ved hjælp af et opløsningsmiddel. Dette kan være vand eller gnide alkohol.
Formålet med nævnte ekstraktion er at have en farverig opløsning, til hvilken pH-værdien varieres ved tilsætning af dagligdags produkter.
Der er adskillige metoder til at få det. En af dem er at lade skindene af frugter, blomster, stængler osv. Ligge i blød i en beholder med vand eller alkohol natten over. Processen vil have en bedre ydelse, hvis materialet, hvorfra farvestoffet udvindes, tidligere er knust; enten i en morter, smuldre den med dine hænder eller blande den.
En anden metode, meget hurtigere, består i at hvile materialet i en kedel med kogende vand i en halv time. Endelig ved hjælp af en sigte eller sigte (eller filterpapir, hvis det er tilgængeligt), fortsætter vi med at fjerne de resterende faste stoffer og konserverer væsken eller farvet opløsning.
Vi har derefter vores indikator, som vil være genstand for citronsyre, eddike, natriumbicarbonat og vaskemidler. På denne måde kan dens farveændring ses fra sure pH-værdier (pH <7) til basisk (pH> 7).
Naturlige pH-indikatorer
gurkemeje
Da farverne ikke skyldes et enkelt farvestof, men en blanding af ti eller flere af dem, skal de naturlige indikatorer nævnes afhængigt af hvilken frugt eller blomster de udgør.
Så vi starter med gurkemeje pulver, hvis orange farve er karakteristisk for denne grøntsag og skyldes dens curcuminoid indhold. En ekstraktion af gurkemejen giver en gullig opløsning. Hvis der tilsættes eddike, bliver den farveløs, det samme som hvis der blev tilsat citronsyre (fra citronsaft, pasjonsfrugt osv.).
I mellemtiden ændres gurkemejeopløsningen fra gul til rød, hvis der tilsættes bagepulver, vaskemiddel eller sæbevand til det. Dette eksperiment kan udføres i ethvert køkken eller på et bord i nærheden af spisekammeret.
beets
Rødbetsaft (allerede sigtet) er en af de mest kendte naturlige indikatorer i børnenes eksperimenter. Fra pH 2 til 9 viser det rødlige farver og bliver mere og mere lilla, når mediets alkalinitet stiger. I stærkt alkaliske medier har den imidlertid en gul farve.
Derfor ville roesaft være en god indikator til at detektere pludselige stigninger i alkalinitet.
Lilla kål
Rødkålssaft er endnu bedre kendt og brugt end sukkerroer. Dens farvevariationer er mere åbenlyse og nyttige, så antagelig består det af en mere kompleks blanding af anthocyaniner.
Frisk fremstillet ved neutral pH-værdi og udviser den typiske lilla farve. Hvis der tilsættes syre, bliver den rød. I mellemtiden, hvis der tilføjes en base, bliver den blå (pH = 8), grøn (pH = 9-13) og til sidst gul (pH = 14).
bær
Nogle bær, såsom kirsebær, blåbær, brombær og druer (selvom sidstnævnte også betragtes som frugter), har anthocyaninindhold, der gør dem til naturlige syre-base-indikatorer.
For eksempel opfører druesaft sig på en lignende måde som sukkerroer eller kålsaft; de opnåede farver er dog forskellige og mindre varierede. Ved sur pH bliver druesaft gul-orange; mens den er i basisk pH-værdi, har den olivengrønne farver, som intensiveres, når pH-værdien nærmer sig 14.
For kirsebær og brombær er farveændringerne fra rød (syre) til blå eller lilla (basis). I modsætning hertil opfører anthocyaninerne i blåbær som dem i lilla kål; begge indikatorer genererer meget ens farver med den forskel, at blåbærløsningerne ikke bliver blå på noget tidspunkt.
Blomsterblade
Blomsterblade kan også knuses til fremstilling af vandige eller alkoholiske opløsninger deraf. Roser producerer for eksempel farveløse opløsninger ved neutral pH. Men i sure medier (pH <4) bliver de lyserøde, mens de i basismedier (pH> 8) bliver til grønlig-gullig farve.
På den anden side forbliver opløsningerne, der er fremstillet med hibiscuskronblader orange, indtil pH 7, når de begynder at blive mørk purpur ved alkaliske pH-værdier.
Eksperimentet kan gentages og analyseres med kronblade af geraniums, petunias, pioner, morgenherlighed, blandt andre blomster.
Løg
Ved at skrælle skindene af frugt eller grøntsager forberedes der løsninger, der evalueres som naturlige indikatorer. Med løg fås for eksempel en opløsning af lyserøde toner, fremhævet i sur pH, og den lidt efter lidt bliver gulgrøn ved basisk pH.
De basale opløsninger af løg er ikke kun kendetegnet ved at have grønlig farve, men de er også lugtfri. De lugter ikke længere som løg.
Tilsvarende kan du fortsætte med skind af pærer, blommer, ferskner, æbler og næse. De resulterende indikatorer sammenlignes dog ikke med purpurkål eller blåbær.
Referencer
- Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kemi (8. udgave). CENGAGE Læring.
- Dr. Erica. (2016, 22. april). Naturlig pH-indikator: kål vs. roer. Gendannes fra: rosieresearch.com
- Helmenstine, Anne Marie, ph.d. (16. september 2019). Hjem og have pH-indikatorer. Gendannes fra: thoughtco.com
- Joanna Klein. (2. marts 2016). En hurtig, farverig forandring til en morgenherlighed. The New York Times. Gendannes fra: nytimes.com
- Wikipedia. (2020). pH-indikator. Gendannet fra: en.wikipedia.org