اسید و باز/شناسایی

از آن جایی که با نگاه کردن نمی‌توانیم اسید یا باز را تشخیص دهیم، چشیدن و لمس ممکن است به ما کمک کند آنها را از یکدیگر تمیز دهیم. با این حال، از آن جایی که هم اسیدها و هم بازها می‌توانند خورنده باشند، نباید مواد شیمیایی را با مزه کردن و یا دست زدن به آنها آزمایش کنیم چراکه هم اسیدها و هم بازها می‌توانند سوختگی شیمیایی ایجاد کنند. مزه اسیدها تمایل به ترشی دارد و احساس خشکی و یا جمع‌کنندگی می‌دهد، در حالی که بازها طعم تلخ دارند و احساس لیزی و یا حالت صابونی می‌دهند. نمونه‌هایی از اسیدها و بازها با مصارف خانگی وجود دارند که ما می‌توانیم این آزمایش را روی آنها انجام دهیم. این نمونه‌ها سرکه (اسید استیک ضعیف) و محلول جوش شیرین (بی کربنات سدیم رقیق که یک باز است) هستند.

به طور کلی برای شناسایی اسیدها و بازها روش‌های متفاوتی وجود دارد:

روش اول: برخی از بازها و اسیدهای خوراکی را با توجه به مزه آنها می‌توان از هم تشخیص داد.

روش دوم: استفاده از شناساگر (معرف )ها ، شناساگرها مواد طبیعی یا شیمایی هستند که با تغییر رنگ خود در محیط اسیدی و در محیط بازی این دو دسته از مواد را از یکدیگر متمایز می سازنند.

روش سوم: استفاده از عامل PH (پی اچ). PH مقیاسی است که در دمای اتاق گستره‌ای از صفر تا ۱۴ را در بر می‌گیرد با این عامل هم اسیدی یا بازی بودن محلول‌ها و هم میزان اسیدی یا بازی بودن را می‌توانیم مشخص کنیم. PH در واقع منفی لگاریتم غلظت یون هیدرونیوم است که توسط دانشمندی به نام سورن پیتر لاریتس سورن سن زیست‌شیمی‌دان دانمارکی نهاده شد.

PH = - Log[ H3O+]

PH محلول‌ها را می‌توان به کمک کاغذهای PH سنج یا به کمک دستگاه PH سنج دیجیتالی سنجید.

شناساگرها

انواع گوناگونی از ترکیبات، هم سنتزی و هم طبیعی وجود دارند که بر حسب PH محلولی که در آن حل می‌شوند، رنگ متفاوتی به خود می‌گیرند. بعضی از این مواد هزاران سال است که برای نشان دادن خصلت اسیدی یا بازی آب‌ها بکار گرفته شده‌اند. این ترکیبات همچنین برای شیمیدان عصر حاضر که از آنها برای تخمین PH محلول‌ها و تشخیص نقطه پایانی در تیتراسیون‌های اسید – باز سود می‌برند، اهمیت زیادی دارند.

رنگ شناساگرها

محلولی که محتوی یک شناساگر باشد، با تغییرات PH، یک تغییر پیوسته در رنگ از خود ظاهر می‌سازد. لکن، چشم انسان به این تغییرات حساس نیست. نوعاً از یک گونه باید پنج تا ده برابر بطور اضافی موجود باشد تا رنگ آن گونه به چشم بیننده یک رنگ غالب به نظر آید. افزایش بیشتر در این نسبت هیچ تأثیر قابل روئیتی ندارد. فقط در ناحیه‌ای که نسبت از پنج تا ده برابر برای یک شکل به نسبت مشابهی برای یک شکل تغییر کند، به نظر می‌آید که رنگ محلول تغییر کرده است. پس، تغییر رنگ صوری شامل یک تغییر عمده در وضعیت تعادل شناساگر است. بعضی از شناساگرها نیاز به تغییر نسبت کمتری دارند و بعضی دیگر، به تغییر بیشتر. به علاوه، تفاوت قابل توجهی نیز در توان افراد مختلف جهت تشخیص رنگ وجود دارد. در حقیقت، شخص مبتلا به کور رنگی ممکن است قادر به تشخیص هیچ گونه تغییر رنگی نباشد.

انواع شناساگرها

شناساگرهای شیمیایی: از شناساگرهای شیمایی می‌توان لیتموس (تورنسل)، فنول فتالئین و متیل اورانژ (متیل نارنجی) را را نام برد. جدول زیر تغییر رنگ این سه شناساگر را در محیط اسیدی و بازی نشان می‌دهد.

شناساگرهای طبیعی: در گذشته از عصاره گل یا میوه گیاهان برای شناسایی اسیدها و بازها از یکدیگر استفاده می‌کردند. مثلاً از عصاره کلم سرخ، گلبرگ‌های گل بنفشه، گلبرگ‌های گل سرخ، که آنها را روی یک قطعه‌ای از یک کاغذ کشیده تا قرار گیرد و با پاشیدن مقداری از اسید یا باز تغییر رنگ ایجاد می‌شد که این عامل شناسایی مواد از یکدیگر بود.

معمولاً می‌توان برای هر گستره‌ای از PH، شناساگری مناسب یافت.

برم تیمول آبی

یکی از شناساگرهای محیطی است. رنگ این ماده در محیط اسیدی زرد و در محیط بازی آبی در محیط خنثی سبز است

متیل نارنجی یا متیل اورنج

یکی از شناساگرهای محیطی است. رنگ این ماده در محیط اسیدی قرمز و در محیط بازی زرد و در محیط خنثی نارنجی است.

شناساگرهای فتالین

اکثر شناساگرهای فتالین (فتالئین) در محلول‌های اسیدی ملایم، بی‌رنگ‌اند، و در محیط قلیایی رنگ‌های گوناگونی از خود ظاهر می‌کنند. در محلول‌های قلیایی شدید، رنگ این شناساگر بتدریج محو می‌شود که در بعضی از کاربردها این امر پدیده نامناسبی است و به صورت یک گروه، فتالین‌ها در آب به سختی حل می‌شوند و حلال معمولی این گروه از شناساگرها، اتانول است. معروف‌ترین شناساگر فتالین، فنل فتالین است.

شناساگرهای سولفون فتالین

بسیاری از سولفون فتالین‌ها، دو گستره تغییر رنگ مفید دارند. یکی در محلول‌های نسبتاً اسیدی و دیگری در محیط‌های خنثی یا بازی ملایم واقع می‌شود. برخلاف فتالین‌ها، رنگ بازی این گروه در محیط قلیایی پایدار است. به واسطه قدرت اسیدی قابل توجه سولفون فتالین (سولفون فتالئین)، معمولاً از نمک‌های سدیم آنها جهت تهیه محلول شناساگرها استفاده می‌شود. ساده‌ترین شناساگر از گروه سولفون فتالین، فنل سولفون فتالین است که به نام قرمز فنول معروف است.

کاغذ لیتموس

لیتموس ماده‌ای است که از گلسنگ‌های خاصی بدست می‌آید. لیتموس قابلیت این را دارد که در مقابل مواد اسیدی به رنگ قرمز و در مقابل مواد بازی به رنگ آبی در آید. این کاغذ در محیط خنثی به رنگ سبز در می‌آید. در بسته‌بندی کاغذ لیتموس (کاغذ تورنسل) یک مقیاس رنگی وجود دارد که رنگ کاغذ در PH مورد نظر را نشان می‌دهد.

استفاده از کاغذ لیتموس بسیار ساده است. ابتدا گوشهٔ انتهای کاغذ را در مایعی که می‌خواهید آزمایش کنید فرو ببرید و به سرعت خارج کنید. PH مایع با مقایسه رنگ کاغذ با جدول رنگی یا مقیاس در اختیارتان مشخص می‌شود.

عصاره کلم قرمز

همان‌طور که دیدیم اسید و باز قابلیت تغییر رنگ مواد مشخصی را دارند. این مسئله در مورد عصارهٔ کلم قرمز هم صادق است. این مایع دارای رنگ آبی مایل به بنفش است، ولی در مقابل مواد اسیدی به رنگ قرمز و در مقابل مواد بازی به رنگ سبز و حتی زرد در می‌آید. بگذارید ببینیم چطور می‌توان از عصارهٔ کلم برای اندازه‌گیری PH مواد مختلف استفاده کرد.

کلم قرمز را می‌توانید در فصل زمستان و بهار به راحتی پیدا کنید. آن را به قطعات کوچک برش بزنید؛ و در ظرفی بریزید. مقداری آب بر روی آن بریزید تا اندازه‌ای که سطح کلم‌ها را بپوشاند. حدود نیم ساعت آن را بجوشانید و بگذارید سرد شود. عصاره کلم را در ظرف کوچک‌تری بریزید. کلم‌ها هم قابل مصرف هستند و می‌توانید در غذا مصرف کنید.

از عصارهٔ کلم قرمز به عنوان معرف در فاز مایع استفاده کنید.

چند قطره از مایع را روی یک سطح سفید بریزید و تغییر رنگ آن را هنگامی که با سرکه و جوش شیرین ترکیب می‌شود ببینید. می‌توانید مشاهده کنید که این مایع در مقابل سرکه یا آب لیمو، قرمز و در مقابل جوش شیرین به رنگ سبز در می‌آید.

یک سانتیمتر عصاره را در لیوان شفافی بریزید. لیوان را تا نصفه از آب پر کنید. حالا مقداری سرکه در آن بریزید و تغییر رنگ آن را مشاهده کنید. آزمایش را دوباره تکرار کنید و این بار به جای سرکه از جوش شیرین استفاده کنید.

PHمتر

PHمتر وسیله‌ای الکترونیکی است که بخش حبابی شکل آن حساس به غلظت یون هیدروژن موجود در محلول مورد آزمایش است. سیگنالی که بوسیلهٔ حباب ایجاد می‌شود تقویت شده و به نمایشگر فرستاده می‌شود. قبل از استفاده از PHمتر باید آن را ست (استاندارد) کرد. برای این کار الکترود آن را در محلول بافر با PH معلوم قرار می‌دهیم. اگر PH دقیق را نشان ندهد دستگاه را روی PH اسمی بافر، به کمک دکمه‌های روی نمایشگر تنظیم می‌کنیم.

کلم بنفش

بازها رنگ عصارهٔ کلم بنفش را سبز می‌کنند و اسیدها رنگ آن را به صورتی مایل به قرمز برمی‌گردانند.

گیلاس

عصارهٔ گیلاس در محیط اسیدی به رنگ قرمز می‌باشد اما در محیط بازی به رنگ آبی یا بنفش در می‌آید.

انگورها

انگورهای قرمز یا ارغوانی درمحیط اسیدی قرمز و در محیط بازی آبی هستند.

گلبرگ‌های شمعدانی

گلبرگ‌های شمعدانی در محیط اسیدی نارنجی متمایل به قرمز هستند و در محیط بازی آبی می‌شوند.

چغندرها

یک محلول بازی قوی می‌تواند رنگ عصارهٔ چغندر را از قرمز به ارغوانی تغییر دهد.

سیاهدانه‌ها

توت سیاه، تمشک سیاه، کشمش سیاه، در یک محیط اسیدی به رنگ قرمز هستند و در محیط بازی به رنگ آبی یا بنفش تغییر رنگ می‌دهند.

زغال اخته

این میوه در PH حدود ۲٫۸ تا ۳٫۲ به رنگ آبی می‌باشد ولی اگر محیط کمی اسیدی باشد به رنگ قرمز در می‌آید.

پودر کاری

کاری دارای رنگیزه نارنجی می‌باشد که در PH حدود ۷٫۴ نارنجی رنگ ودر PH حدود ۸٫۶ قرمز می‌باشد.