只知道石蕊酚酞？大自然玩過的酸鹼指示劑比你多多了

最新 06-09

在化學實驗室里，有一類物質很容易吸引人的眼球，那就是會在不同條件下變色的酸鹼指示劑。比方說石蕊分子在酸性或鹼性狀態下的結構不同，分別顯現紅色和藍色，而在中性的時候，則呈現兩種顏色的混合色彩，也就是紫色。

地衣與石蕊試紙。圖片來源：wikipedia

化學家是怎麼制出這麼神奇的物質的？

其實，人類只是發現了石蕊，而它的「發明權」要歸給大自然。石蕊是一種存在於地衣類生物中的天然色素，近代化學之父波義耳發現了它的變色功能之後，便將其提取出來，請到了實驗室里。

發現石蕊變色的英國化學家波義耳。圖片來源：wikipedia

大自然玩過的酸鹼指示劑可不只這一種。

葡萄、藍莓、紫甘藍，有著類似的顏色，這是因為它們都含有花青素，而花青素具有和石蕊類似的變色特性，在廚房就可以實操一下：炒紫甘藍的時候，放一點點醋，菜是紅色的；加一點鹼面兒，結果就是藍色；什麼都不加的話，通常就是紫色了。

富含花青素的紫甘藍。圖片來源：Caroline Attwood/Unsplash

那為什麼化學家選擇了石蕊，而不是更常見的花青素呢？這是因為花青素除了變色的性質外，還有很好的還原性，容易被氧化。也正因如此，許多研究表明花青素可以延緩細胞衰老、抑制癌細胞生長。這些研究大多還停留在體外及動物實驗，花青素對人體的作用還沒有定論。不過，這些含有花青素的果蔬本身也是美味且富有營養的食物。

不只是植物，就連動物也能指示出酸鹼，只不過並非變色那麼簡單。

在海面以下幾千米的地方，暗無天日，這裡的海魚大都練就了一身尋找酸性海水的本領。酸，是海底火山噴髮帶來的副產物，含硫的灰燼會將周遭的海水染成強酸性。火山附近食物豐沛，找到並適應了酸性海水的動物們得到了豐厚的回報，能在食物緊缺的海底活下去。從某種程度上講，它們也是「指示劑」。

到了淺海，以碳酸鈣為主的珊瑚礁，成了另一種「酸鹼指示劑」。當海水處於鹼性或中性的時候，珊瑚礁可以穩定地存在，可要是遇到酸性環境，它們便會溶解乃至消失。受環境污染的影響，海水酸化正在成為一個全球性的問題，一些地區的珊瑚礁不僅不再生長，反而還在衰退，如果任由這樣的生態災難延續，或許我們就將見證一場海洋生物的大滅絕。

如果說珊瑚是海洋里的酸鹼指示劑，提醒我們要保護環境，那麼在陸地上，也不乏各種指示劑，讓我們對大自然的鬼斧神工感到敬畏。例如，我國南方有大面積的紅土地。有這樣鮮明的紅色指示，基本可以確定土壤是酸性的。