文 四川省攀枝花市第七高级中学 罗仁达
众所周知,酚酞可以指示(检验)溶液的碱性,以此探究几个酚酞试液变红的新的现象和事实,从中可以得到不少意外发现。
实验1:在A、B两个试管中注入相同体积的自来水:A管中加几滴酚酞后加热煮沸,B管加热煮沸待冷却至室温后,再滴入酚酞溶液,两个试管都显粉红色。
实验2:试管里注入几毫升用普通水(河水、井水)配制成的酚酞试液,加热煮沸,溶液会呈粉红色。
实验3:用蒸馏水将试管洗净,再在试管里注入几毫升蒸馏水,加入针尖大小的一丁点白色固体酚酞粉末,加热煮沸,不见溶液变红的现象发生。
实验4:在实验3的无色煮沸液中加入几滴自来水,液体迅速变成粉红色。
可见,酚酞试液和被检验试液中不能掺混具有硬性的普通水(如自来水)。实验中所出现的酚酞试液变红的异常现象,正是由于无意中用了普通饮用水,或酚酞试液中有意无意地掺混了普通用水(硬性水)所致。
饮用水的硬性是由于Ca2+、Mg2+引起的。无论是水的暂时硬性(酸式碳酸盐)或永久硬性(硫酸盐、盐酸盐),都会明显影响水的pH值,导致酚酞显色。以下几个实验可加深对配备酚酞试液的理性认识。
实验5:在洁净的试管里注入4至5ml蒸馏水,放一两块用蒸馏水洗净的石灰石,加入针尖大小的白色酚酞粉末,加热煮沸时,溶液变成粉红色。如果用CaCO3粉末代替石灰石,实验现象发生得更快、更明显。
实验6:把废弃的普通窗户玻璃击碎,放在研钵里磨成细粉放入装有蒸馏水的试管,加几滴酚酞振荡、静置,可见澄清的上层溶液呈粉红色。如果将溶液加热煮沸,静置后的澄清液会呈较深的粉红色。
以上实验表明,普通水的硬性即使是微量的碳酸盐、硅酸盐,特别是在加热条件下,由于pH值的改变,也会导致酚酞的显色反应。
酚酞是一种难溶于水的有机物——20℃时在水中的溶解度为0.2克(约为0.2%),加热时溶解较多;在酒精中的溶解度为20克。
实验7:用玻璃棒粘取芝麻大的酚酞粉末放入大烧杯中,用水溶解并稀释到500mL,用滴管吸取这种酚酞水溶液滴入饱和石灰水中,1mL石灰水仅需1滴酚酞水溶液即会变红,滴2至3滴酚酞水溶液,石灰水变得更红。这样配制的酚酞水溶液完全可当作酚酞试液使用。
实验8:称取1g酚酞放入小烧杯中,注入30mL普通灯用酒精,溶解成透明无色的酚酞酒精溶液,再做如下两项实验。
第一项,吸取1滴(约0.05mL)上述酚酞溶液,加水稀释至50mL,此时该溶液的浓度约为0.0033%,用它与石灰水反应,也有与实验7相同的显色效果。
第二项,将30mL溶有1g酚酞的酒精溶液倒入一个特大水槽中,加入15L水时因改变溶剂,酚酞会从水中析出,溶液呈白色浑浊,待加到约20L水稀释后,溶液才变得彻底澄清。这表示酚酞完全溶解在这20L水中。简单计算可知,这种极稀的酚酞溶液的质量分数约为0.005%,它跟石灰水反应仍有明显的显色效果。
由以上两则实验得知,用酒精配制(备)酚酞试液属常识,但酚酞试液中不能含有硬性水,被检试液也不能用硬性水配制,这或许是实验者最容易忽略的问题。另外,需要思考的是,用水都能配制的试剂,何必用酒精?既然用稀溶液的酚酞试液都能灵敏显色,又何必用浓溶液?
所以,酚酞对碱的极高的显色功能值得我们进一步反思和探究。
在试管里注入1至2mL酒精,用玻璃棒粘取一丁点酚酞粉末伸入试管的酒精中,稍加振荡酚酞即全部溶解成无色溶液。然后把溶液倒入盛蒸馏水的烧杯中,可见白色浑浊(因改换溶剂,瞬间析出酚酞)瞬间又全部溶解。最后用蒸馏水冲洗玻璃棒和试管,将残留的酚酞一并洗涤转移到烧杯中,将溶液稀释成500mL酚酞的水溶液,即成。
酚酞试液可用蒸馏水作溶剂配制的事实证明,我们对酚酞与碱反应显色有极高的灵敏性还缺乏真正的了解。实际上,仅就酚酞在水中溶解的微不足道的剂量,就可以把它用作酸碱指示剂,哪还用得着去“恭请”酒精作溶剂?