化学指示剂石蕊漫谈

众所周知:石蕊是一种化学指示剂，用于检验溶液的酸碱性。但是，当我们今天轻而易举地使用石蕊试剂检测出溶液的酸碱性时，你可知道是谁把这原本十分棘手的难题变得如此简单的呢?石蕊试剂又是如何制得的呢?
　　
　　化学指示剂一般是弱的有机酸或者有机碱，其共轭酸碱具有不同的结构，且颜色不同。当溶液的pH发生改变时，共轭酸碱相互转变，从而引起溶液的颜色变化，即指示剂颜色的改变起因于溶液的pH的变化，因为pH的变化引起了指示剂分子结构的改变，因而能显示出不同的颜色。指示剂的变色是在一定的pH范围内进行的，不同的指示剂，各有不同的变色范围。
　　
　　石蕊(Litmus)是一种弱的有机酸，相对分子质量为3300，在酸碱溶液的不同作用下，发生共轭结构的改变而变色，也就是说，在溶液中，随着溶液酸碱性的变化，其分子结构发生改变而呈现出不同的颜色变化:在酸性溶液里，红色的分子是其存在的主要形式，使溶液呈红色;在碱性溶液里，石蕊水解发生的电离平衡向右移动，蓝色的酸根离子是其存在的主要形式，故使溶液呈蓝色;在中性溶液里，红色的分子和蓝色的酸根离子共存，因而溶液呈紫色。
　　
　　其实，石蕊试剂(Litmusreagent)是从一种叫石蕊地衣的植物中提取出来的。石蕊地衣(litmusli2chen)生长在中高海拔向阳的岩石上，植株矮小，但能通过其分泌的地衣酸促进高山岩石的逐渐风化、解体，对土壤的形成有重要的作用。
　　
　　石蕊作为化学指示剂检验溶液的酸碱性是英国化学家、物理学家波意耳(RobertBoyie，1627-1691)首先发现并开始推广使用的。如何能简便地测出溶液的酸碱性，曾使波意耳及其他科学家大伤脑筋、束手无策。但有一天，问题在波意耳面前出现了转机。这一天，波意耳把刚采来的一束美丽的紫罗兰插在实验室的花瓶里，开始做实验。可是他一不小心把几滴盐酸滴到了紫罗兰的花朵上。他赶忙用清水去冲洗，就在此时，波意耳看到紫罗兰花竟变成了红色花!紫罗兰为什么会变红?波意耳感到很新奇，同时更感兴奋，他决心探根究底、搞个水落石出。波意耳先把几瓣紫罗兰花瓣陆续放入浓盐酸中，一会儿，紫罗兰花瓣也都变成了红色。他再把一片片花瓣浸入不同浓度的盐酸溶液中，又用HNO3、H2SO4、CH3COOH⋯⋯做实验，结果完全相同———花瓣全变成了红色。经过反复实验，波意耳认定紫罗兰花的浸出液，可用于检验溶液是否呈酸性。
　　
　　初战告捷，但波意耳并不满足，他试图再找出用来检验碱性的物质。他把能找到的花卉、药草、树皮、块茎、块根、苔藓、地衣等制成浸出液，逐一试验它们在碱性溶液中的变色反应。终于发现:从石蕊地衣中提取出的紫色液体能使碱性溶液变蓝。即便如此，波意耳仍未就此止步，他想:能不能用一种试剂既能测酸性又能测碱性呢?他试着把石蕊浸出液滴入盐酸溶液中，结果出现了与用紫罗兰检验酸性一样的现象———石蕊浸出液也变成了红色!
　　
　　问题彻底解决了。石蕊试剂遇碱变蓝，逢酸变红，这正是波意耳苦苦找寻的双向指示剂!从此，石蕊试剂广泛应用于检验溶液的酸碱性。波意耳这项重大发明是在1646年，直到几百年后的现在，仍在普遍采用。所以，我们今天能十分容易地检测出溶液的酸碱性，这应该感谢伟大的波意耳!同时，我们应学习他善于观察、勤于思考、勇于探求真理的精神。
　　
　　石蕊除常用来制作化学指示剂外，还有多种用途:可供药用，有抗菌作用，用于制造杀菌剂，其含有的多糖有抗癌作用;还可供食用，并用于制取地衣淀粉、蔗糖、酒精，也可用来提取葡萄糖;以及制成动物饲料;并可用于提取染料———红靛;另外，石蕊地衣对空气中的SO2等污染物十分敏感。据科学家测定:当1m3空气中SO2的含量达到0.23mg时，石蕊地衣等植物在一个月内就全部死亡。因此，在城市和某些工厂附近很难生存，人们利用这一特性，把石蕊地衣植物当作检测空气污染程度的指示植物。