石蕊是一種部分溶於水乙醇的混合物,由多種地衣中的染料組成。水溶液具有變色性質; 取決於是否與性或性物質接觸(即取決於pH值)。 因此,它在化學中用作酸鹼指示劑。 石蕊是一種深藍色的物質混合物,CAS號為1393-92-6。

石蕊粉末
7-羥基吩噁嗪酮的結構
帶指示劑石蕊溶液的 pH 系列

7-羥基吩噁嗪酮(7-hydroxyphenoxazone)是石蕊中隨酸鹼變色的染料[1],分子式為C7H7O4N。[2]

石蕊酸鹼指示劑
低於pH 4.5 時 高於pH 8.3 時
4.5 8.3

歷史

英語中的「石蕊」一詞litmus源自古諾爾斯語,意為「用於染色的苔蘚」[3]。大約 1300 年,最早由西班牙醫師阿納爾德斯·德·維拉·諾瓦英語Arnaldus de Villa Nova開始使用石蕊來研究酸和鹼[4][5]

從 16 世紀開始,人們從一些地衣中提取藍色染料,而當時石蕊的主要產地為荷蘭

天然來源

 
地衣Roccella fuciformis

石蕊可從多種地衣中提取,來源有以下多種:Roccella tinctoria英語Roccella tinctoria(南美)、Roccella fuciformis英語Roccella fuciformis(安哥拉、馬達加斯加)、Roccella pygmaea英語Roccella pygmaea(阿爾及利亞)、Roccella phycopsis英語Roccella phycopsisLecanora tartarea(挪威、瑞典)、Variolaria dealbata英語Variolaria dealbataOchrolechia parellaParmotrema tinctorum英語Parmotrema tinctorumParmelia英語Parmelia (lichen)。目前主要採用的是莫三比克的Roccella montagnei英語Roccella montagnei和美國加州的Dendrographa leucophoea英語Dendrographa leucophoea[4]

化學成分

石蕊的CAS號為1393-92-6,含有10-15種不同的染料成分。石蕊的成分應該和地衣紅英語Orcein染料差不多,但是比例不同。石蕊種占比最大的成分分子量約為3300。[6]

酸鹼指示劑

溶液

石蕊溶液呈紫色,也叫紫色石蕊試液。將1g石蕊溶於50ml水中,靜置一晝夜後過濾。在濾液中加30ml、95%乙醇,再加水稀釋至100ml。

  • pH低於4.5時顯紅色,pH高於8.3時顯藍色,顏色變化不很明顯。
  • 每10L試液用1滴石蕊即可。
  • 石蕊不適合作酸鹼滴定的指示劑。

試紙

石蕊試紙是由石蕊溶液浸漬濾紙,晾乾得到。有紅色石蕊試紙藍色石蕊試紙兩種。紅色石蕊試紙是加了少量硫酸鹽酸使其變紅[7]。藍色石蕊試紙則是浸泡較稀的碳酸鈉氫氧化鈉溶液製成[8],但也有藍色石蕊試紙就是一般的石蕊浸泡而成。[7]

性溶液使紅色試紙變藍,性溶液使藍色試紙變紅。嚴格而言,在室溫大氣壓力情況下,pH值高於8.3時紅石蕊試紙才會變藍,而pH值低於4.5時藍石蕊試紙才會變紅。換句話說,pH值介乎4.5及8.3時紅藍石蕊試紙是不會變色的。[4]所以在測試接近中性的溶劑時或會不大準確。

水溶液 酸性 中性 鹼性
紅色石蕊試紙 紅不變,藍變紅 不變色(紅) 紅變藍,藍不變
藍色石蕊試紙 不變色(藍)

常見的鹼性氣體並不多,因此紅色石蕊試紙成為檢驗氨氣的常用方法,用濕潤的紅色石蕊試紙靠近氣體,試紙變藍則說明該氣體可能為氨氣。

參閱

參考文獻

  1. ^ 存档副本. [2023-06-16]. (原始內容存檔於2023-07-03). 
  2. ^ H. Musso, C. Rathjen. Orcein dyes. X. Light absorption and chromophore of litmus. Chem. Ber. 1959, 92 (3): 751–3. doi:10.1002/cber.19590920331. 
  3. ^ Litmus. 7 October 2021 [2023-08-07]. (原始內容存檔於2023-05-28). 
  4. ^ 4.0 4.1 4.2 Manfred Neupert: Lackmus in Römpp Lexikon Chemie (German), January 31, 2013.
  5. ^ Surber, Christian; Humbert, Philippe; Abels, Christoph; Maibach, Howard. Surber, Christian; Abels , 編. pH of the Skin: Issues and Challenges - Current Problems in Dermatology. Basel: Karger Medical and Scientific Publishers. 2018: 3 [1 May 2023]. ISBN 9783318063851. (原始內容存檔於2023-05-03). In the early 14th century, the Spanish scholar, Arnaldus de Villa Nova (1235–1311), began to use litmus for studying acids and bases. This compound, extracted from a lichen, had been used as a dye since at least the time of the Vikings, but he was the first person known to use it as a test of acidity. 
  6. ^ Beecken, H.; E-M. Gottschalk; U. v Gizycki; H. Krämer; D. Maassen; H-G. Matthies; H. Musso; C. Rathjen; Ul. Zdhorszky. Orcein and Litmus. Biotechnic & Histochemistry. 2003, 78 (6): 289–302. doi:10.1080/10520290410001671362. 
  7. ^ 7.0 7.1 How litmus paper is made - material, making, history, used, product, History, Raw Materials, Design. www.madehow.com. [2021-02-03]. (原始內容存檔於2021-04-26). 
  8. ^ 几种常见试纸的制作方法 - 百度文库. wenku.baidu.com. [2022-02-18]. (原始內容存檔於2022-02-18).