Zapewne wiecie, że istnieją takie klasy związków chemicznych, jak kwasy i zasady, jak też o tym, że mogą one być mocne albo słabe. Pewnie spotkaliście się także z pojęciem pH. Jest to wygodna miara kwasowości / zasadowości. Nie wchodząc w szczegóły przypomnę tylko, że wodne roztwory obojętne mają pH równe 7. Substancje o charakterze kwasowym mają pH mniejsze niż 7, a zasadowe – większe. Warto też pamiętać, że zmiana wartości pH o jednostkę oznacza 10-krotny wzrost lub spadek stężenia jonów wodorowych H+.
Tyle teorii. Teraz kilka przykładów z życia codziennego, przede wszystkim z kuchni i ogrodu. Bardzo wiele związków organicznych ma charakterystyczne barwy. Jest ona zawsze efektem konkretnej struktury cząsteczek, przede wszystkim nagromadzenia w niej wiązań podwójnych. Ale wiele z tych związków ma jeszcze jedną ciekawą właściwość. W zależności od kwasowości środowiska ich barwa potrafi się zmienić, ponieważ obecność jonów H+ albo OH– wpływa na wspomniane wiązania podwójne.
Można to zaobserwować choćby w szklance z czarną herbatą. Wszyscy zapewne widzieli, że gdy do herbaty wciśniemy choćby kilka kropel soku z cytryny, jej barwa zmienia się na bardziej żółtą. I nie jest to efekt rozcieńczenia. Proces ten można odwrócić, dodając coś zasadowego, np. nieco sody oczyszczonej – wtedy zrobi się ona bardziej brązowa (ale lepiej jej po tym eksperymencie nie pić!). Przy okazji ciekawostka z lat PRL: w marnych barach byli specjaliści od „wzmacniania” herbaty – robili cienką, po czym dosypywali do gara nieco sody. I herbata robiła się zdecydowanie ciemniejsza, udając mocną. A zaoszczędzony susz herbaciany wynosili do domu.
Ale znacznie bardziej spektakularne są zmiany barw zachodzące w wywarze z czerwonej kapusty. To doświadczenie można zrobić bez problemu w domu, szczególnie kiedy ktoś ma dzieci. Można „wyczarować” całą gamę barw – od czerwieni (roztwór kwaśny) przez fiolet (obojętny) aż do zielonego (zasadowy). Za barwy w tym przypadku odpowiada cała masa barwników z grupy zwanej antocyjanami. Szczegółowy opis tego prostego, acz efektownego eksperymentu można bez trudu znaleźć w sieci.
Źródło: Wikipedia
Autor: Supermartl
Licencja: GNU FDL
Podobne efekty uzyskamy, wykorzystując sok z czarnych jagód. Także tutaj kluczową rolę odgrywają antocyjany, choć ich skład jest nieco inny niż w kapuście.
A jeśli ktoś chce poeksperymentować w kuchni z innymi substancjami, może sprawdzić, jak działają kwasy i zasady na kurkumę. Zawarta w niej kurkumina jest żółta w roztworze kwaśnym i obojętnym, natomiast w zasadowym przybiera barwę pomarańczową albo czerwonawą (cynober). Tu tylko jedna uwaga praktyczna: zabawa z kurkumą musi być prowadzona ostrożnie, ponieważ silnie barwi wszystko, na co trafi.
Źródło: Wikipedia
Autor: Paulozappi
Licencja: CC BY-SA 4.0
Ale zmiana barw w zależności od odczynu dotyczy też kwiatów wielu roślin. Klasycznym przypadkiem jest tu hortensja. Jeśli rośnie na glebie lekko kwaśnej (pH 5-6,5), kwiaty mają barwę niebieską, w bardziej kwaśnej (4-4,5) są fioletowe. W przypadku gleb zasadowych (pH powyżej 6,5) otrzymamy różne odcienie różowego.
Źródło: Wikipedia
Autor: Gsmith144
Licencja: CC BY-SA 4.0
Źródło: Wikipedia
Autor: Bthomeldh
Licencja: CC BY-SA 3.0
Spektakularne zmiany barwy spotkamy też u bardzo lubianych maleńkich niezapominajek (wiecie, że ich łacińska nazwa Myosotis oznacza „mysie uszko”?). Niebieski kolor kwiatów świadczy o tym, że gleba jest obojętna lub lekko zasadowa. Jeśli niezapominajka rośnie na glebie kwaśnej, kwiatki mają barwę różową, choć tu sytuacja jest nieco bardziej złożona, co potwierdzi każdy botanik.
Wielu szczególnie starszych czytelników może pamiętać słynne papierki lakmusowe. Sam lakmus to także naturalny wskaźnik pH, który ekstrahuje się z różnych gatunków porostów. Jest to mieszanina różnych barwnych związków organicznych, które w środowisku kwaśnym przyjmują barwę czerwoną, natomiast w obojętnym i zasadowym – niebieską. Sam lakmus nie rozpuszcza się w wodzie. Aby uzyskać papierek lakmusowy, barwnik rozpuszcza się w alkoholu i w takim roztworze zanurza bibułę. Potem się ją suszy i gotowe.
Reasumując – wskaźniki pH można znaleźć praktycznie wszędzie. Warto więc obserwować, ale też eksperymentować. Powodzenia!
O tym, że hortensje tak reagują, dowiedziałem się przypadkiem, kiedy żona je posadziła i z jednej strony ogródka faktycznie były niebieskawe, z drugiej – zdecydowanie różowe. Myślałem, że kupiła nasiona dwóch odmian! 🙂
Ja o hortensjach dowiedziałem się jakieś 25 lat temu od teściowej, wielkiej miłośniczki ogrodu i kwiatów. U siebie miała oba kolory, bo kawałek działki specjalnie dla niej wapnowała.
> szczególnie starszych czytelników może pamiętać słynne papierki lakmusowe
czyli teraz nie są wykorzystywane?
Praktycznie nie. Zostały niemal całkowicie zastąpione przez tzw. papierki uniwersalne, w których mamy mieszaninę barwników. Dzięki temu można ustalić wartość pH z dokładnością do jednostki. Papierki lakmusowe mówiły tylko, czy coś jest kwaśne albo zasadowe. Poza tym – uniwersalne są zdecydowanie tańsze, bo produkuje się je na skalę masową.
Mogę dodać od strony językoznawczej i lichenologicznej, że słowo “lakmus” zostało zapożyczone z niemieckiego, niemiecki zapożyczył je z niderlandzkiego, a niderlandzki (jeszcze w średniowieczu) ze średnioangielskiego lub któregoś z języków skandynawskich. W tym ciągu zapożyczeń oryginalne słowo germańskie uległo zniekształceniom (dlatego “lakmus” różni się od angieskiego “litmus”). Staronordyjskie lit-mos < pragerm. *wliti-musa- oznaczało 'mech barwierski' – uważano wtedy porosty za coś w rodzaju mchu. Najcenniejszymi z nich (jako źródło purpury do barwienia tkanin) były porosty z rodzaju Roccella (R. phycopsis, R. fuciformis, R. tinctoria) występujące na skałach na brzegach Atlantyku (w Polsce nieobecne). Najstarsze wystąpienia angielskiego słowa litemose/lykemose pochodzą z rejestrów handlowych z 20. lat XIV w. Widzimy w nich, że surowiec do produkcji barwnika sprzedawano w Anglii na beczki. Zachowały się tajne receptury: porosty cięto, zalewano odstałym moczem z dodatkiem wapna gaszonego (Ca(OH)₂) i poddawanio niedługiej fermentacji. Roccella występuje w szczególnej obfitości na wyspach Makaronezji i w swoim czasie była głównym produktem eksportowym Wysp Kanaryjskich i Zielonego Przylądka. Podbój Wysk Kanaryjskich był w dużym stopniu motywowany faktem, że Jean de Béthencourt posiadał manufaktury sukienniczo-barwierskie i uśmiechała mu się perspektywa zdobycia "kopalni lakmusu (orcelle)". Jego rodowy zamek w Normandii nazywa się nawet Grainville-la-Teinturière (co najmniej od XIII w.). Druga część nazwy oznacza barwiernię.