利用化学反应,我们能设计出“消失墨水”,乍一看像是深蓝色的墨水,但如果把它滴在纸上,或者洒在布上,颜色过不了多久就会逐渐变浅,直至消失。这种“墨水”是怎么做的呢?原理说起来并不复杂,主要是利用了酸碱指示剂的变色。在蓝色的消失墨水中,显示颜色的成分通常用的是百里酚酞,这是一种酸碱指示剂,当pH足够高时显示蓝色,在中性环境下则为无色。百里酚酞的变色范围。
图片来源:wikipedia在“消失墨水”的溶液中,加入一些氢氧化钠将pH调整到10-11,这时百里酚酞就会呈现墨水般的深蓝色。而当墨水被涂到纸上或者衣服表面时,墨水中的碱会开始与周围环境中的二氧化碳反应,逐渐转化成碳酸盐。这样一来,溶液的碱性就会变弱,跨过百里酚酞的变色点,于是在放置的过程中蓝色就会逐渐消失,变成无色的样子。墨水消失的效果,时间参考右下角标记。
录制者:tecno40中学化学常用的酚酞试剂,也可以做出褪色墨水的效果:从粉红色变为无色。酚酞变色的 pH 值约为8.2,非常接近中性,所以酚酞能灵敏地检测出溶液由中性向弱碱性的变化,成为化学实验室的常用选择。不过也正因如此,如果要表演褪色墨水(由碱性变为中性/酸性),酚酞的效果就不如百里酚酞了。pH 指示剂不只能在两三种颜色间切换,下图这种指示剂,可以呈现5种不同的颜色。
图片来源:公众号 酷炫科学这实际上是百里酚蓝在不同的 pH 环境下变色的反应。百里酚蓝可以先后解离出两个质子(氢离子),改变分子结构,因此就有了两个变色点,在 pH 很低的情况下(< 1.2),百里酚蓝显示红色;在pH适中时(2.8 ~ 8.0),显示黄色;在 pH 较高时(> 9.6),显示蓝色。百里酚蓝变色的核心色彩其实还是三种,不过红与黄、黄与蓝混合,又产生了两种新的颜色。
5种还不是 pH 指示剂显色的极限。比如说,实验室常用的 pH 试纸,供对照的比色卡上列出了多达14种颜色。pH 试纸用的是通用指示剂,又名广泛试剂,它是多种酸碱指示剂复配而成的。