試劑丨「酸鹼指示劑」的原理是什麼？
酸鹼指示劑是指可用於酸鹼滴定的指示劑。
它們是一類結構較複雜的有機弱酸或有機弱鹼，在溶液中能夠部分電離成指示劑的離子和氫離子（或氫氧根離子）。
由於結構上的變化，其分子和離子具有不同的顏色，因而在不同的pH溶液中呈現不同的顏色。
最早發現酸鹼指示劑的是英國著名化學家——羅伯特·波義耳，他在一次實驗中不小心將濃鹽酸濺到一束紫羅蘭上，為了清洗花瓣上的酸，他將花浸泡在水中。
經過一段時間後，波義耳驚奇地發現紫羅蘭變成了紅色，於是，他請助手將紫羅蘭花瓣分成小片投放到其它的酸溶液中，結果發現花瓣均變成了紅色。
之後，他又將其它花瓣用作實驗，並製成了花瓣的水或酒精浸取液，用它們來檢驗未知的物質是否為酸，同時發現用花瓣檢驗一些鹼溶液時也會發生變色現象。
波義耳
此後，波義耳從草藥、牽牛花、苔蘚、月季花、樹皮等植物的根中提取汁液，並用它們製成了試紙。
波義耳用這些試紙對酸性溶液和鹼性溶液進行多次試驗，終於發明了我們現在使用的酸鹼指示劑。
在今天的化學科學研究中最常見的酸鹼指示劑有甲基橙、酚酞、石蕊等，它們遇酸、鹼變色的原理基本相同。
如：酚酞在酸性和中性溶液中為無色，在鹼性溶液中為紫紅色，極強酸性溶液中為黃色或其它顏色（與酸種類有關），極強鹼性溶液中為無色。
這些顏色的變化與酚酞在不同酸鹼性環境中結構的變化密切相關，如下表：
從上表可以看出，指示劑的顯色與其微觀結構變化相關，一般而言，有機物結構中的共軛體系越大，物質顯示的顏色越深。
從上述結構式中可以看出，在酚酞的兩個醌式結構中，其共軛體系更大，而內酯式和羧酸鹽式中的共軛體系較小，所以顏色有所不同。
在我們的日常生活中所見到的某些植物中含有豐富的花青素和其它有機酸鹼，當環境pH改變時，有機酸鹼的結構改變，致使其顏色發生變化，因而可以做為酸鹼指示劑。
其中一種我們常見的蔬菜——紫甘藍所含的花青素非常豐富，可以用來自製酸鹼指示劑，紫甘藍及花青素的結構如下圖：
花青素結構簡式
花青素，又稱花色素，是自然界中一類廣泛存在於植物中的水溶性天然色素，是花色苷水解而得的有顏色的背元素。
在植物細胞液泡不同的pH值條件下，花青素使花瓣呈現五彩繽紛的顏色。
當我們將紫甘藍的葉片搗碎、用蒸餾水浸取時可得到呈藍紫色的浸取液，將浸取液分別加入生活中常見的物質中就會顯示出不同的顏色。
例如：將其滴到白醋中，無色的白醋迅速變為紅色，滴入肥皂水中則迅速變為綠色，滴入鹼面水中變為天藍色。
紫甘藍
一般而言，花青素遇酸偏紅色，遇鹼偏藍色或淺綠色。
由此，我們可以利用花青素的變色原理來檢驗生活中常見物質水溶液的酸鹼性。
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