酸碱指示剂“无字天书”的审判员

植物中的酸碱秘密

300多年前，英國年轻的科学家罗伯特·波义耳在化学实验中偶然发现，当少许酸沫飞溅到紫罗兰上时，花的颜色变红了，他认为可能是酸使其变色。为进一步验证这一现象，他取了当时已知的几种酸的稀溶液，把紫罗兰花瓣分别放入这些稀酸中，结果与猜测的结论完全相同。后来，他还采集了很多植物根茎制成了多种颜色的不同浸液，有些浸液遇酸变色，有些浸液遇碱变色。他从石蕊苔藓中提取的紫色浸液，酸能使它变红色，碱能使它变蓝色，这就是最早的石蕊试液。波义耳把它称作指示剂。利用这一特点，波义耳用石蕊浸液把纸浸透，然后烤干，这就制成了第一张石蕊试纸。

不简单的“小纸片”

我们看到的“无字天书”的魔术就是应用了酸碱指示剂的原理。酸碱指示剂在溶液中能部分电离成指示剂的离子和氢离子（或氢氧根离子），由于分子结构的改变而引起自身颜色的变化，因而在pH 不同的溶液中呈现不同的颜色。我们在实验室常用pH 试纸来检测溶液的酸碱性。那么pH 试纸是怎么制成的呢？

实际上，pH 试纸不止有一种指示剂，而是由甲基红、溴甲酚绿、溴百里酚蓝这三种指示剂组成。甲基红、溴甲酚绿、百里酚蓝和酚酞一样，在不同pH 值的溶液中均会按一定规律变色，用定量甲基红加定量溴甲酚绿加定量百里酚蓝的混合指示剂浸渍中性白色试纸，晾干后制得的pH 试纸可用于测定溶液的pH 值。

我们也可以利用pH 试纸检测生活中常见物质的酸碱性。比如碳酸饮料pH 约为3，为酸性。研究报告称，常喝碳酸饮料会令青少年齿质腐损的概率增加，且会导致胃酸分泌过多，损伤胃黏膜，严重的会导致胃黏膜糜烂、溃疡。生活中常用的肥皂，由于其主要成分是硬脂酸钠，显碱性。被蚊子叮咬后，在伤口处涂抹一些肥皂，即可止痒。这是因为蚊虫的唾液含有的有毒物质成分包括蚁酸，而肥皂的碱性可以与其中和。

大显身手的“酸碱审判员”

近些年，一些食品的特殊包装兴起，这种包装可以来监测食品的新鲜程度，如气体指示智能标签。由于食品中微生物代谢、蛋白质及酶的消化作用代谢产生的二氧化碳、二氧化硫及挥发性胺等气体，这种气体指示智能标签利用这些特征气体与特定试剂而产生的特征颜色反应，引起指示剂发生明显的变化，从而帮助我们判断食品品质与新鲜程度。比较传统的指示剂如溴百里酚蓝、甲酚红等安全性无法得到保证，因而会使用一些天然的pH 显色剂，如花青素、姜黄素等，它们具有成本低、天然可再生、无毒、显色明显等特点。对于指示剂的载体材料也大多集中在天然高分子上，如壳聚糖、琼脂糖、淀粉、纤维素以及它们的复合体系，由于其良好的生物相容性和可生物降解性等常被作为pH 指示剂的载体材料。

不新鲜或腐败变质的肉类会影响人体健康，其中主要物质挥发性盐基氮（TVB-N），是水产品与肉类产品等动物性产品在自身酶以及外界微生物作用下，内部营养物质分解后产生大量的挥发性有机胺类，如氨、二甲胺、三甲胺等挥发性含氮化合物的总称。TVB-N 值升高是肉产品腐败的标志，因此，TVB-N已经被作为食品品质的常规检测指标，用于食品理化检测。由于挥发性含氮化合物一般呈碱性，对pH影响较大，因此也可选择采用pH指示剂来检测食品中的挥发性含氮化合物。

科学史上很多的发明都是从微不足道的小现象中得来，这离不开科学家细致入微的观察与研究。随着科学技术的发展，那些看似简单的原理被应用在越来越多的领域，为社会生产力发展和人类的文明开辟出更为广阔的空间。