对自然界中植物酸碱指示剂的初探

浙江省衢州市高级第二中学（324000）吴晓妮 张玉林

指示剂是一类结构较复杂的有机弱酸或有机弱碱，它们在溶液中能部分电离成指示剂离子和氢离子（或氢氧根离子），在不同酸碱性溶液中，因电离程度不同，结构发生变化，从而呈现不同的颜色。

许多色泽鲜艳植物的花、果、茎、叶中都含有色素。课堂中接触的多为紫色石蕊和无色酚酞，而大自然里这些色彩植物的背后是否隐藏着不为我们所知的奥秘？

下面，笔者通过实验来探究自然界中的植物酸碱指标剂。

1实验目的

植物的花、叶、根、果实中含有丰富的植物色素，如叶绿素、类胡萝卜素、花青素等。

它们在酸性或碱性环境中会呈现不同颜色。

本实验主要以1∶1酒精溶液制得各种植物的浸出液，观察它们在不同pH值的溶液中呈现的颜色变化，以判断哪些颜色的植物是自然界里的优良指示剂。

2实验用品

实验仪器：研钵、试管、量筒、玻璃棒、小烧杯、酒精灯、铁架台、火柴、石棉网、 胶头滴管、点滴板、纱布等。

实验试剂： 1∶1酒精溶液，盐酸溶液（①pH ＜3;②pH 3～5;③pH 5～7）,NaOH溶液（①pH 8～9;②pH 11～12;③ pH >12）等。

3实验样品

红色系：小浆果、桑椹、红番茄皮、三叶草花、红番茄肉汁、粉红玫瑰、红玫瑰、枫叶、红樟树叶、红萝卜、月季花。

绿色系：青菜、银杏叶、三叶草、青椒、火棘、卷心菜、三叶草茎、爬山虎、夹竹桃叶、睡莲叶、榔榆、绿枇杷。

紫色系：葡萄皮、杨梅、紫甘蓝、红叶李、布朗、紫苏、紫薯肉、紫薯皮、紫蝴蝶花、睡莲花瓣、茄子、山竹。

黄色系：香蕉、柠檬、芒果、生姜、西红柿、黄玫瑰、太阳花、枇杷、小野花、胡柚、橙子、柠檬皮、香蕉皮、芒果皮。

4实验步骤

(1)取各种花瓣、叶子、果实，分别在研钵中捣烂，各加约5 ml酒精溶液并搅拌。

(2)分别用纱布过滤，得到含植物色素的酒精溶液。

(3)在白色点滴板的孔穴中分别滴入6种对应pH值的酸碱液， 依次滴加植物色素的酒精溶液，观察并记录颜色变化。

(4)对照实验现象，得出结论。

5实验现象与结论

5.1绿色植物

5.1.1绿色植物变色情况

变色情况见表1。

5.1.2小结

由图1可看出，11种样品中遇酸变色明显的有5种，占样品总数的45?45%；遇酸、碱变色均明显的有3种，占样品总数27?27%；变色均不明显的有3种，占样品总数27?27%。即遇酸能变色的共有8种，占样品总数的72?72%。因此，大多数绿色植物对于酸性表现出较为明显的颜色变化，可见绿色植物汁液可用于检验酸性较强的物质。

5.2黄色植物

5.2.1黄色植物变色情况

变色情况见表2。

5.2.2小结

由图2可以看出，14种样品中遇酸碱变色均不明显的有13种，占样品总数的92.86%；遇碱变色明显的仅1种，占样品总数的7.14%。可见黄色系植物遇酸、碱性溶液变化不够明显，总体不适于作指示剂。

5.3紫色植物

5.3.1紫色植物变色情况

变色情况见表3。

5.3.2小结

由图3可以看出，13种样品中遇酸、碱均变色的有10种，占样品总数的76.92%；仅遇酸变色的有1种，占样品总数的7.69%；仅遇碱变色的有2种，占样品总数的15.38%。因此大多数紫色植物在酸、碱性环境中均表现出较为明显的颜色变化,可见紫色植物提取液是大自然里优良的指示剂。

5.4红色植物

5.4.1红色植物变色情况见表4

变色情况见表4。

5.4.2小结

由图4可看出，11种样品中遇碱变色明显的有9种，占样品总数的81.82%；仅遇酸变色明显的有1种，占样品总数的9.09%；遇酸碱均变色的有1种。即样品中遇碱变色明显的有10种，占样品总数的90.91%，因此大多数红色植物提取液对碱性环境较敏感，可作为碱性指示剂。

6进一步探究

完成了自然界里不同颜色植物在酸碱中的变色实验，接下来继续探究同一植物不同部位对不同pH值溶液的变色情况，以及不同提取方式得到的原液对不同pH值溶液反应情况。

6.1同种植物不同部位

6.1.1同种植物不同部位的变色情况

变色情况见表5。

图5同一植物不同部位提取液变色情况统计对照图

6.1.2小结

5组样品中，同一植物的表皮遇碱变色的有2种，占40%；果肉遇碱变色的有3种，占60%。可见，同一植物的表皮和肉质对酸碱变色情况基本一致。

6.2不同提取方式

6.2.1不同提取方式的变色情况见表6

变色情况见表6。

6.2.2小结

从两组提取液在不同pH范围内的显色情况可知，酒精研磨提取法和加热煮沸提取汁液法相比，酒精提取液对酸碱的指示效果更为明显。

7结论

（1）紫色系植物可用于做酸、碱指示剂（可能与其所含花青素在酸性环境中显红色，中性时显紫色，碱性时显蓝色有关）；绿色植物可用于做酸性指示剂（可能与其所含叶绿素遇酸发生脱镁反应，产生黄褐色的脱镁叶绿素有关）；红色系植物主要在碱性溶液中变色，可用于做碱性指示剂；黄色系植物提取液不适合做酸碱指示剂（可能与其所含花青素极少有关）。

（2）同种植物不同位置的提取液在酸碱性溶液中变色情况基本一致，说明在其表皮和肉质部分均含相近成分。

（3）酒精溶解提取法显色效果优于煮沸取汁法，或与植物中所含的除花青素外的其他色素更易溶于有机溶剂有关。

收稿日期：2013-12-05