植物的花朵汁液在酸性和碱性溶液中的颜色变化
【背景介绍】
石蕊试液遇盐酸变红色，遇氢氧化钠变蓝色；酚酞试液遇盐酸不变色，遇氢氧化钠变红色。像石蕊和酚酞这类能跟酸或碱的溶液起作用而显示不同颜色的物质，叫做酸碱指示剂。石蕊和酚酞是最常用的两种酸碱指示剂。酸碱指示剂一般是弱有机酸或若有机碱，不同的酸碱指示剂在酸性或碱性溶液中呈现不同的颜色，并且它们的颜色变化是在一定的pH范围内发生的。表4—2列出了一些酸碱指示剂及其变色范围。
表4—2一些酸碱指示剂及其变色范围
指示剂
酚酞
石蕊
甲基橙
甲基红
溴酚蓝
氯酚红
麝香草酚蓝
在酸性溶液中
无
红
红
红
黄
黄
黄
在碱性溶液中
红
蓝
黄
黄
蓝
红
蓝
变色范围
(pH)
8．3～10．0
5．0～8．0
3．1～4．4
4．4～6．3
3．0--4．6
4-8～6．4
6．0～7．6
【基本素材】
酸碱指示剂是检验溶液酸碱性的常用化学试剂。像科学上的许多其他发现一样，酸碱指示剂的发现是化学家善于观察、勤于思考、勇于探索的结果。
300多年前，英国年轻的科学家波义耳(R．Boyle，1627—1691)在化学实验中偶然捕捉到一种奇特的实验现象。有一天清晨，波义耳正准备到实验室去做实验，一位花匠为他送来一篮紫罗兰。喜爱鲜花的波义耳随手取下一朵带进了实验室，把鲜花放在实验桌上开始了实验。当他从大瓶里倾倒出盐酸时，有少许酸沫飞溅到鲜花上，为洗掉花上的酸液，他把花放到水里。过了一会儿他发现紫罗兰颜色变红了。当时波义耳既新奇又兴奋，他认为，可能是盐酸使紫罗兰颜色变红色。为进一步验证这一现象，他立即返回住所，把那篮鲜花全部拿到实验室。他取了当时已知的几种酸的稀溶液，把紫罗兰花瓣分别放人这些稀酸中，结果现象完全相同：紫罗兰都变为红色。由此他推断，不仅盐酸，而且其他各种酸都能使紫罗兰变为红色。他想，这太重要了，以后只要把紫罗兰花、瓣放进溶液，看它是不是变红色，就可判断这种溶液是不是酸。偶然的发现，激发了科学家的探求欲望。后来，他又找来其他花瓣做；试验，并制成花瓣的水或酒精的浸液，用它们来检验酸；同时用它。来检验一些碱溶液，也产生了一些变色现象。
这位追求真知、永不困倦的科学家，为了获得丰富、准确的第!一手资料，还采集了药草、牵牛花、苔藓、月季花、树皮和各种植物的根，泡出了多种颜色的不同浸液。有些浸液遇酸变色，有些浸液；遇碱变色。其中有趣的是，从石蕊苔藓中提取的紫色浸液，酸能使它变红色，碱能使它变蓝色。这就是最早的石蕊试液，波义耳把留称作指示剂。为使用方便，波义耳用一些浸液把纸浸透、烘干制成纸片，使用时只要将小纸片放人被检测的溶液，纸片上就会发生颜色变化，从而显示出溶液是酸性还是碱性。今天，化学、生物实验室使用的石蕊试纸、酚酞试纸、pH试纸，就是根据波义耳发现的原理研制而成的。后来，随着科学技术的进步和发展，许多其他的指示剂也相继被发现。
植物细胞的液泡中含有多种物质，其中有一类叫做花青素(花色素苷)。这种物质在酸性条件下呈红色，碱性条件下呈蓝色，中性条件下则呈紫色。由于花青素本身的色彩变化，加上质体中叶绿素、叶黄素和胡萝卜素等的配合，植物就可以表现出万紫千红变化多端的色彩。植物的花瓣具有艳丽多彩的色泽，就是上述各种色素相互作用的结果。黄色的花，主要由有色体的色素决定的红色的、紫色的或蓝色的花，则多半是由花青素引起的。即使同一朵花，由于细胞液酸碱性发生变化，花瓣的颜色也随之发生变化。常见的牵牛花在早晨为蓝色，随后渐渐变红就是这个缘故。白色的花朵一般含有极少的花青素和有色体。
实际上，在自然界里，有许多植物的花朵在不同的酸碱性溶液中，都会发生颜色的变化。这些植物的花朵汁液可以作石蕊和酚酞等指示剂的代用品。表4—3就是几种植物的花朵汁液，在酸或碱溶液中的颜色变化情况。
表4—3几种植物的花朵汁液在酸或碱溶液中的颜色变化
植物
酸性溶液中、
中性溶液中
碱性溶液中
牵牛花(花瓣)
红色
紫色
蓝色
苏木
黄色
红棕色
玫瑰红色
紫萝卜皮
红色
紫色
黄绿色
月季花(花瓣)
浅红色
红色
黄色
美人蕉(花冠)
浅红色
红色
绿色
米苋菜
红色
黄色
绿色
紫色卷心菜
浅紫色
蓝色
黄绿色
【教学价值】
新的课程理念提倡化学教学要注意从学生熟悉的现象人手，引导他们发现问题、展开探究以获得有关的知识和经验；要紧密结合学生的生活实际，使他们感受身边的化学物质和变化，增强化学学习的兴趣。
酸、碱、盐是初中学生接触的最重要的几类化合物，酸碱指示剂是学生认识酸碱盐的不可缺少的手段。酚酞、石蕊等指示剂都是一些弱有机酸或弱有机碱，学生虽然经常会接触这些试液，但却对它们充满了好奇。
【使用建议】
“试验某些植物花朵汁液在酸性和碱性溶液中的颜色变化”是义务教育化学课程标准“身边的化学物质”主题中的“活动与探究建议”。教师在教学中可采取多种教学方式，引导学生进行多种实践活动,建议开展的学习实践活动有:
·收集身边常见的3～4种植物的花朵，制取它们的汁液；
·测定各种汁液的酸碱性，并记录颜色的变化；
·收集身边的3～4种物质，如酸奶、矿泉水、苹果汁、果冻，尝试用其中的一种汁液试验它们的酸碱性。
利用花瓣漫出液鉴别物质酸碱度
·采摘多种鲜花、植物，分别进行冲洗、阴干和切碎；_
·用70％左右的酒精浸没花瓣、或植物叶片碎片，研磨成稀泥状，再{浸泡数分钟，使花瓣里的色素充分溶解在酒精里；
·用衬有滤纸的漏斗过滤，将滤液收集到小试管里，即花瓣浸出液：翻不同颜色的花瓣，花瓣浸出液的颜色也不相同；
·记录下各种花瓣浸出液的原始颜色，并分别加入酸碱度分别为pH=2和pH=10的HCl和NaOH溶液各几滴，注意并记录下花瓣浸出液的颜色变化：
·向12支试管中分别加入2 mL当地某种常见花的花瓣浸出液；用HCl和NaOH配制成pH=2，4，6，7，8，10，12的系列溶液并分别滴加几滴到各试管中，记录各试管花瓣浸出液的颜色变化。将结果填入表4一4，应用时就可以对照该表测定各种溶液的酸碱度；
·还可将滤纸浸入某种花瓣浸出液中，阴干后制成和石蕊试纸一样的“花青素试纸”。应用这种试纸时，只需对比“花瓣浸出液鉴别溶液酸碱度比色表”；
·用所得试纸测定唾液、食醋、果汁、肥皂水、雨水和土壤溶液的酸碱性。
表4—4花瓣浸出液鉴别溶液酸碱度比色表
植物
名称
花瓣浸出液颜色
原始色
pH=2
pH=4
pH=6
pH：7
pH=8
pH=10
pH=12
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