Membuat Penunjuk pH daripada Kubis Merah — Kimia Antosianin

Potong kubis merah kepada kepingan kecil untuk memaksimumkan luas permukaan. Letakkan kepingan tersebut dalam periuk besar, tutup dengan 500ml air suling, dan didihkan. Reneh selama 15-20 minit sehingga air bertukar kepada warna biru-ungu pekat. Sebagai alternatif, tuangkan air mendidih ke atas kubis yang telah dipotong dalam mangkuk tahan haba dan biarkan ia meresap selama 30 minit. Air panas mengekstrak pigmen antosianin (khususnya sianidin-3-glukosida dan terbitannya) daripada vakuol sel kubis. Tapiskan cecair melalui penapis, dan buang pepejal kubis. Larutan ungu pekat yang terhasil ialah stok penunjuk pH anda. Ia boleh disimpan selama 1-2 minggu di dalam peti sejuk, atau boleh dibekukan untuk simpanan lebih lama.

Tuangkan kira-kira 30-50ml larutan penunjuk ungu ke dalam 6-10 gelas jernih atau tabung uji. Susunkan dalam satu barisan. Kumpulkan bahan ujian yang merangkumi skala pH: jus lemon (pH ~2), cuka putih (pH ~2.5), susu (pH ~6.5), air suling (pH 7), soda penaik yang dilarutkan dalam air (pH ~8.5), ammonia cair atau larutan soda basuh cair (pH ~11), dan peluntur cecair cair (pH ~12-13). Kendalikan bes kuat dan peluntur dengan berhati-hati kerana ia bersifat mengakis. Larutan penunjuk neutral sepatutnya berwarna ungu-biru pekat, iaitu garis dasar pada pH 7.

Tambahkan beberapa titis jus lemon ke dalam gelas pertama penunjuk dan kacau. Larutan itu bertukar menjadi merah jambu-merah terang. Molekul antosianin memperoleh ion hidrogen (H+) daripada asid, yang mengubah struktur kation flavilium kepada bentuk merahnya. Tambahkan cuka ke dalam gelas seterusnya — ia juga bertukar merah jambu, tetapi sedikit kurang sengit kerana cuka sedikit kurang berasid daripada jus lemon. Keamatan warna berkorelasi dengan kekuatan asid kerana lebih banyak ion H+ bermakna penukaran antosianin kepada bentuk terprotonnya (merah) yang lebih lengkap. Ini menunjukkan sifat kuantitatif penunjuk — ia bukan sekadar mengesan asid/bes, tetapi menunjukkan sejauh mana larutan itu berasid atau berbes.

Tambahkan larutan soda penaik ke gelas lain — penunjuk bertukar menjadi biru-hijau. Antosianin kehilangan ion hidrogen dalam persekitaran beralkali, beralih kepada bentuk bes kuinoidalnya. Tambahkan bes yang lebih kuat: larutan ammonia menghasilkan warna hijau, dan peluntur cair yang cair menghasilkan warna kuning-hijau. Pada pH yang sangat tinggi (melebihi 12), struktur antosianin terbuka sepenuhnya kepada bentuk kalkonnya, yang menyerap cahaya biru dan kelihatan kuning. Kini anda mempunyai spektrum warna lengkap daripada merah (pH 1-3) melalui ungu (pH 4-6) kepada biru (pH 7-8) kepada hijau (pH 9-11) kepada kuning (pH 12-14). Pigmen semula jadi tunggal ini meliputi keseluruhan julat pH, menjadikannya sama bermaklumat seperti penunjuk universal sintetik.

Untuk mencipta jalur ujian pH mudah alih, rendam jalur kertas turas kopi putih atau kertas penyerap dalam larutan penunjuk kubis yang pekat selama 5 minit. Keluarkan dan letakkan secara mendatar di atas rak untuk dikeringkan. Setelah kering, jalur kertas tersebut berwarna ungu pucat dan berfungsi sama seperti kertas penunjuk pH komersial — celupkan satu jalur ke dalam mana-mana cecair dan perubahan warna menunjukkan pH. Simpan jalur yang telah dikeringkan dalam beg zip-lock yang tertutup rapat dan jauh daripada cahaya (antosianin adalah fotosensitif dan terurai apabila terdedah kepada UV). Jalur ini dapat membezakan asid kuat, asid lemah, larutan neutral, bes lemah, dan bes kuat dengan tepat, menjadikannya alat praktikal untuk menguji pH tanah, kualiti air, bahan kimia isi rumah, dan kemajuan penapaian.