酸鹼實驗教材.doc

摘要

    天然或人工合成色素,其顏色會隨溶液的pH值之不同而變色者,常用來指示溶液的酸鹼性,故稱為指示劑。指示劑的種類有很多,而這些各式各樣的指示劑能告訴我們溶液的酸鹼度。植物的花青素,碰到酸或鹼性溶液時,顏色就會改變。許多紅色或紫色的植物,如紫葡萄皮、茄子皮、紅玻瑰、紫色甘藍菜等,都含有花青素。指示劑是一種物質,在滴定溶液時,由其顏色的改變,可以精確地確定反應的終點。有些物質遇到參加反應物質中之一種時,可以呈現出很明顯的顏色反應,在分析工作中常用這種物質為指示劑。而對於酸或鹼的溶液所使用的指示劑也會有所不同。

一、研究動機

這次段考的範圍剛好有指示劑的出現,而老師說過可以用紫色高麗菜做『指示劑』,測驗酸鹼,之後我們又想到桑椹汁的顏色跟紫色高麗菜類似,於是就想到拿其來試試看,是否也能作為指示劑,結果我們發現它也能測酸鹼,於是我們開始探討是否大部分的蔬菜、水果都可以用來測試,除了蔬菜水果外,看到校園中開滿了各式各樣不同顏色的花卉,於是又突發其想的用花來做測試,結果居然發現了許多意想不到的結果。

二、實驗目的

       找出生活中除了紫色高麗菜外,是否有其他的蔬菜、水果、植物,能拿來當『酸鹼指示劑』?還是一定要用紫色汁液的蔬菜才能變色?

三、使用器材與設備

器材:研缽、果汁機、燒杯、玻棒、水果刀、三腳架、石綿心網、酒精燈、濾網

藥品:鹽酸水溶液、氫氧化鈉水溶液、食用醋、檸檬汁、牛奶

天然指示劑:紅鳳菜、紫高麗菜、蘋果、桑椹、紅杏菜、青椒、校園找到的花種*2、玫

             瑰花、。

四、實驗方法與步驟

   1、準備要做實驗的蔬菜、水果和植物。

   2、把材料洗乾淨,切成碎片,分別放入果汁機中打成汁或用水煮後再過濾。   

   3、將過濾後的原液分裝成幾個小燒杯中。

   4、把要加入「天然指示劑」中的藥品(鹽酸、氫氧化鈉、檸檬汁、食用醋和牛奶),放在一旁備用。

   5、把調好的水溶液分別加入待測驗的指示劑中,攪拌均勻,觀察顏色的變化。

   6、紀錄觀察的結果,並拍下照片。

   7、重複多次的試驗

五、實驗結果

實驗一:紅鳳菜

 

 

加 酸(HCl)

加 鹼(NaOH)

 

深綠色

橘色

淺綠偏黃色

★紅鳳菜遇到酸和鹼顏色變化都相當明顯,所以適合做為酸鹼指示劑

 

實驗二:紫色高麗菜

 

 

加鹼(NaOH)

加 肥皂水

加 牛奶

加 酸(HCl)

加 食用醋

 

深紫色

黃墨綠色

紫色微淡

淡紫色

鮮紅色

  紅色

 

★紫色高麗菜遇到酸鹼變色相當明顯,很適合當酸鹼指示劑

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

實驗三:蘋果

 

實驗四:桑椹

 

 

加鹼(NaOH)

加 酸(HCl)

溶液

 

加 酸(HCl)

加鹼(NaOH)

 

淡黃

深褐色

不變(淡黃)

顏色

紅紫色

藍紅色

深綠色

     

◎蘋果遇到酸鹼變色並不明顯

 

●桑椹遇到酸鹼變色雖然都略微明顯,但遇到鹼時顏色變化較多

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

實驗五:紅杏菜(果菜汁機打)

 

實驗六:玫瑰花

 

 

加 酸(HCl)

加鹼(NaOH)

溶液

 

加鹼(NaOH)

加 食用醋

 

黑色

紫色

深綠色

顏色

咖啡色

有點綠的黑色

紅褐色

 

●紅杏菜遇到酸雖然會變色,但顏色變化不明顯,因此,紅杏菜適合做為測鹼的指示劑

 

◎玫瑰花遇到酸鹼也會變色,但變化的顏色並不是那麼明顯

 

實驗七:青椒

 

實驗八:水煮紅杏菜

 

 

加 水

加 酸(HCl)

加鹼(NaOH)

加檸檬汁

溶 液

原 液

HCl

NaOH

加食用醋

加 牛奶

 

綠色

淺綠色

淺土黃色

不變(綠色)

不變(綠色)

顏 色

桃紅

淺粉紅色

黃色

不變(桃紅)

粉紅色

 

 

◎青椒機乎不變色,因此不適合作為指示劑

 

●水煮紅杏菜和直接用果菜汁機打的紅杏菜,雖然顏色變化不一樣,但都是對鹼較敏感

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

實驗九:孤侹花

 

實驗十:扶桑花

溶 液

原 液

HCl

NaOH

加 醋

加檸檬汁

 

 

HCl

NaOH

顏 色

淺咖啡色

紅色

深墨綠色

紅褐色

紅褐色

 

黑紫色

桃紅色

墨綠色

 

◆孤侹花遇到酸顏色變化較明顯

 

◆扶桑花遇到酸顏色變化較明顯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

六、結論:

適合當指示劑(酸鹼變色明顯)

二種

紅鳳菜、紫色高麗菜

適合當測酸的指示劑

二種

孤侹花、扶桑花

適合當測鹼的指示劑

三種

紅杏菜、水煮紅杏菜、桑椹

不適合當指示劑

三種

蘋果、玫瑰花、青椒

1、除了紫色高麗菜外,能用來當天然指示劑的蔬菜、水果、植物有許多。

2、我們探討蘋果遇鹼而變色可能是因為其內含鐵質所致,鐵和氫氧根離子會產生紅褐色的沉

   澱物【Fe(OH)3】,故其若遇到其他的鹼或許不會有顏色的變化,因此蘋果不適合拿來當指  

   示劑。

3、用果汁機打的蔬菜、水果、植物,所變的顏色有一致性,幾乎實驗用的所有蔬果和植物遇

   到酸都呈現「紅色系」,遇到鹼都呈「綠色系」,但每一種蔬果或植物皆有其不同的測驗特  

   性。

4、用果汁機和用水煮的紅杏菜遇到酸鹼會有不同的顏色呈現,而其原汁亦不相同,水煮的紅  

   杏菜比用果汁機打的更適合來當指示劑,因為其遇到鹼會變成『黃色』,顏色變化的相當    

   明顯,而果菜汁機打的紅杏菜顏色有些太深,觀察起來顏色變化較不明顯!

 七、討論

1、因為沒有pH meter所以無法準確的測量出所加入溶液的濃度,因此無法做更深入的研究。

2、在實驗過程中,沒有『定量』的過程,所以有可能出現誤差。

3、判斷顏色的過程中,全是小組同學們主觀的判斷,所以在顏色的判讀上也可能會有誤差!

4、若時間充足可加入多項變因來探討,實驗將會更精采,例如:溫度不同、萃取方法不同時, 

   或許變色的情形也就會有所不同

八、酸鹼指示劑的變色原理<參考資料>

    酸鹼指示劑本身為一種弱的有機酸或弱的有機鹼,所以在溶液中可與氫離子達到平衡,其顏色隨著溶液的pH值而變化。

          當溶液中[HIn] 10 [In-]時,肉眼可看出酸性指示劑的顏色,即[H] 10KapH pKa - l,可見到指示劑帶酸性顏色;同理,當pH pKa + 1,可見到指示劑帶鹼性顏色。由此可知,指示劑顏色變化的範圍在pH = pKa±1之間﹕

          酸性顏色             變 色 範 圍            鹼性顏色

          pKa - l                   pKa                  pKa + l            pH值增加

因此,一般酸鹼滴定於選擇指示劑時,若溶液當量點的pH值介於指示劑的pKa±1的變色範圍內,那麼該指示劑就可用在這個滴定反應上。

          不同的酸鹼指示劑各有不同的變色範圍。以常用的酚酉太為例,它的pKa9.4,變色範圍在pH 8~10之間,由無色轉為紫紅色。若將它滴在鹽類水溶液中,由顏色的變化就可判斷溶液的酸鹼性。如果使用變色範圍不同的指示劑分別滴入溶液中,由各別顏色的變化就可進一步推定出溶液的pH值為何。 

                                                                                                                                             

                                                                   來源:高中課本