Kutengeneza Kiashiria cha pH kutoka Kabichi Nyekundu — Kemia ya Anthocyanin

Kata kabichi nyekundu vipande vidogo ili kuongeza eneo la uso. Weka vipande kwenye sufuria kubwa, funika kwa mililita 500 za maji yaliyochujwa (distilled), kisha yachemke. Chemsha kwa dakika 15-20 hadi maji yageuke rangi ya buluu-zambarau iliyokolea. Vinginevyo, mimina maji yanayochemka juu ya kabichi iliyokatwa kwenye bakuli linalostahimili joto na uache iloweke kwa dakika 30. Maji ya moto huchimba rangi za anthocyanin (hasa cyanidin-3-glucoside na viambata vyake) kutoka kwenye vakuole za seli za kabichi. Chuja kimiminika kwa ungo, ukitupa mabaki ya kabichi. Mchanganyiko wa zambarau iliyokolea unaopatikana ndio hifadhi yako ya kiashiria cha pH. Hudumu kwa wiki 1-2 ukihifadhiwa kwenye friji, au unaweza kugandishwa kwa hifadhi ndefu zaidi.

Mimina takriban mililita 30-50 za mmumunyo wa kiashiria cha zambarau ndani ya glasi 6-10 safi au mirija ya majaribio. Zipange kwa safu moja. Kusanya dutu za majaribio zinazojumuisha kipimo kizima cha pH: maji ya ndimu (pH ~2), siki nyeupe (pH ~2.5), maziwa (pH ~6.5), maji yaliyosafishwa (pH 7), soda ya kuoka iliyoyeyushwa majini (pH ~8.5), amonia iliyopunguzwa au mmumunyo wa washing soda (pH ~11), na bleach iliyopunguzwa (pH ~12-13). Shughulikia besi kali na bleach kwa uangalifu — ni vitu vinavyoweza kuunguza. Mmumunyo wa kiashiria usioegemea upande wowote unapaswa kuwa rangi ya bluu-zambarau iliyokolea, ambayo ndiyo msingi katika pH 7.

Ongeza matone machache ya maji ya ndimu kwenye glasi ya kwanza ya kiashiria na koroga. Mmumunyo unageuka kuwa nyekundu-waridi angavu. Molekuli ya anthocyanin inapata ioni ya hidrojeni (H+) kutoka kwenye asidi, jambo linalobadilisha muundo wa kationi ya flavylium kuwa umbo lake jekundu. Ongeza siki kwenye glasi inayofuata — nayo pia inageuka waridi, lakini kwa ukali kidogo zaidi kidogo kwa sababu siki ina asidi kidogo kuliko maji ya ndimu. Ukali wa rangi unahusiana na nguvu ya asidi kwa sababu H+ ioni nyingi zaidi zinamaanisha ubadilishaji kamili zaidi wa anthocyanin kuwa umbo lake lililopokea protoni (jekundu). Hii inaonyesha asili ya kiasi ya kiashiria — hakitambui tu asidi/besi, bali kinaonyesha jinsi mmumunyo ulivyo na asidi au besi nyingi.

Ongeza myeyusho wa baking soda kwenye glasi nyingine — kiashiria kinageuka rangi ya buluu-kijani. Antosianini hupoteza ioni za hidrojeni katika mazingira ya alkali, na kubadilika kuwa umbo lake la msingi wa kwinoidi. Ongeza besi zenye nguvu zaidi: myeyusho wa amonia hutoa rangi ya kijani, na bleach iliyoyeyushwa hutoa rangi ya manjano-kijani. Katika pH ya juu sana (zaidi ya 12), muundo wa antosianini hufunguka kikamilifu na kuwa umbo lake la kalkoni, ambalo hufyonza mwanga wa buluu na kuonekana manjano. Sasa una wigo kamili wa rangi kuanzia nyekundu (pH 1-3), kupitia zambarau (pH 4-6), hadi buluu (pH 7-8), kisha kijani (pH 9-11), na hatimaye manjano (pH 12-14). Rangi hii asilia moja inashughulikia wigo mzima wa pH, na hivyo kuifanya kuwa na taarifa sawa na kiashiria cha ulimwengu wa kemikali (universal indicator) cha kisintetiki.

Ili kutengeneza vipande vya majaribio ya pH vinavyobebeka, lowesha vipande vya karatasi nyeupe ya chujio la kahawa au karatasi ya kufyonza kwenye myeyusho uliokolea wa kiashiria cha kabichi kwa dakika 5. Vitoe na uvitandaze bapa juu ya rafu ili vikauke. Vikishakauka, vipande vya karatasi huwa na rangi ya zambarau iliyopauka na hufanya kazi sawasawa na karatasi ya kiashiria ya pH ya kibiashara — chovya kipande kwenye kimiminika chochote na mabadiliko ya rangi yataonyesha pH. Hifadhi vipande vilivyokauka kwenye mfuko wa zip-lock uliofungwa mbali na mwanga (anthocyanin ni nyeti kwa mwanga na huharibika inapoathiriwa na UV). Vipande hivi hutofautisha kwa uhakika asidi kali, asidi dhaifu, myeyusho usio na upande wowote, besi dhaifu, na besi kali, hivyo ni zana ya vitendo kwa kupima pH ya udongo, ubora wa maji, kemikali za nyumbani, na maendeleo ya uchachushaji.