Creare un indicatore di pH dal cavolo rosso — Chimica delle antocianine

Tagliare il cavolo rosso in piccoli pezzi per massimizzare la superficie. Mettere i pezzi in una pentola capiente, coprire con 500ml di acqua distillata e portare a ebollizione. Far sobbollire per 15-20 minuti finché l'acqua non assume un profondo colore blu-viola. In alternativa, versare acqua bollente sul cavolo tagliato in una ciotola resistente al calore e lasciarlo in infusione per 30 minuti. L'acqua calda estrae i pigmenti antocianici (in particolare la cianidina-3-glucoside e i suoi derivati) dai vacuoli delle cellule del cavolo. Filtrare il liquido attraverso un setaccio, scartando i residui solidi del cavolo. La soluzione viola intensa risultante è la tua soluzione madre di indicatore di pH. Si conserva per 1-2 settimane in frigorifero, oppure può essere congelata per una conservazione più lunga.

Versare circa 30-50 ml della soluzione indicatrice viola in 6-10 bicchieri trasparenti o provette. Disporli in fila. Raccogliere sostanze da testare che coprano l'intera scala del pH: succo di limone (pH ~2), aceto bianco (pH ~2,5), latte (pH ~6,5), acqua distillata (pH 7), bicarbonato di sodio sciolto in acqua (pH ~8,5), ammoniaca diluita o soluzione di carbonato di sodio (pH ~11) e candeggina diluita (pH ~12-13). Maneggiare con cura le basi forti e la candeggina: sono caustiche. La soluzione indicatrice neutra dovrebbe avere un ricco colore blu-viola, che rappresenta la base di riferimento a pH 7.

Aggiungi alcune gocce di succo di limone al primo bicchiere di indicatore e mescola. La soluzione diventa di un rosso-rosa brillante. La molecola di antocianina acquista uno ione idrogeno (H+) dall'acido, che sposta la struttura del catione flavilio nella sua forma rossa. Aggiungi aceto al bicchiere successivo: anche questo diventa rosa, ma con un'intensità leggermente minore, perché l'aceto è un po' meno acido del succo di limone. L'intensità del colore è correlata alla forza dell'acido, perché una maggiore quantità di ioni H+ comporta una conversione più completa dell'antocianina nella sua forma protonata (rossa). Questo dimostra la natura quantitativa dell'indicatore: non si limita a rilevare se una soluzione è acida o basica, ma indica quanto sia acida o basica.

Aggiungi la soluzione di bicarbonato di sodio a un altro bicchiere: l'indicatore diventa blu-verde. L'antocianina perde ioni idrogeno nell'ambiente alcalino, passando alla sua forma basica chinoidale. Aggiungi basi più forti: la soluzione di ammoniaca produce il verde, e la candeggina diluita produce il giallo-verde. A pH molto elevato (superiore a 12), la struttura dell'antocianina si apre completamente nella sua forma calcone, che assorbe la luce blu e appare gialla. Ora hai uno spettro di colori completo, dal rosso (pH 1-3) al viola (pH 4-6), al blu (pH 7-8), al verde (pH 9-11), fino al giallo (pH 12-14). Questo singolo pigmento naturale copre l'intero intervallo di pH, rendendolo informativo quanto un indicatore universale sintetico.

Per creare strisce portatili per il test del pH, immergi strisce di carta da filtro per caffè bianca o carta assorbente nella soluzione concentrata di indicatore di cavolo rosso per 5 minuti. Rimuovile e disponile in piano su una griglia ad asciugare. Una volta asciutte, le strisce di carta assumono un colore viola pallido e funzionano in modo identico alla carta indicatrice del pH commerciale: immergi una striscia in qualsiasi liquido e il cambiamento di colore indicherà il pH. Conserva le strisce asciutte in un sacchetto con chiusura zip ermetico, lontano dalla luce (l'antocianina è fotosensibile e si degrada se esposta ai raggi UV). Queste strisce permettono di distinguere in modo affidabile acidi forti, acidi deboli, soluzioni neutre, basi deboli e basi forti, rendendole uno strumento pratico per verificare il pH del suolo, la qualità dell'acqua, i prodotti chimici domestici e l'avanzamento della fermentazione.