صنع مؤشر حمضية الأس الهيدروجيني من الملفوف الأحمر — كيمياء الأنthocyanin

قطّع الملفوف الأحمر إلى قطع صغيرة لزيادة مساحة السطح. ضع القطع في وعاء كبير، وغطها بـ 500 مل من الماء المقطر، ثم اتركها حتى تغلي. اخفض الحرارة واتركها تغلي بهدوء لمدة 15-20 دقيقة حتى يتحول لون الماء إلى الأزرق البنفسجي الداكن. بدلاً من ذلك، صب الماء المغلي على الملفوف المقطع في وعاء مقاوم للحرارة، واتركه منقوعاً لمدة 30 دقيقة. يستخلص الماء الساخن صبغات الأنثوسيانين (وتحديداً سيانيدين-3-غلوكوزيد ومشتقاته) من فجوات خلايا الملفوف. صفِّ السائل باستخدام مصفاة، وتخلص من مواد الملفوف الصلبة. المحلول البنفسجي الداكن الناتج هو مخزون مؤشر الحموضة (pH) الخاص بك. يحفظ لمدة 1-2 أسبوع في الثلاجة، ويمكن تجميده لتخزين أطول.

صُبّ حوالي 30-50 مل من محلول المؤشر البنفسجي في 6-10 كؤوس شفافة أو أنابيب اختبار. رتّبها في صف واحد. اجمع مواد الاختبار التي تغطي مقياس الرقم الهيدروجيني: عصير الليمون (الرقم الهيدروجيني ~2)، خل أبيض (الرقم الهيدروجيني ~2.5)، حليب (الرقم الهيدروجيني ~6.5)، ماء مقطر (الرقم الهيدروجيني 7)، بيكربونات الصودا المذابة في الماء (الرقم الهيدروجيني ~8.5)، أمونيا مخففة أو محلول صودا الغسيل (الرقم الهيدروجيني ~11)، ومبيض مخفف (الرقم الهيدروجيني ~12-13). تعامل مع القلويات القوية والمبيض بحذر، فهي مادة كاوية. يجب أن يكون محلول المؤشر المتعادل ذا لون أزرق بنفسجي غني، وهو خط الأساس عند الرقم الهيدروجيني 7.

أضف بضع قطرات من عصير الليمون إلى الكأس الأولى من المؤشر وحرّك. يتحول المحلول إلى لون وردي-أحمر زاهٍ. تكتسب جزيئة الأنثوسيانين أيون هيدروجين (H+) من الحمض، مما يغيّر بنية أيون الفلافيليوم إلى شكله الأحمر. أضف الخل إلى الكأس التالية — يتحول أيضاً إلى الوردي، لكن بكثافة أقل قليلاً لأن الخل أقل حموضة من عصير الليمون بقليل. ترتبط شدة اللون بقوة الحمض لأن عدد أيونات H+ الأكبر يعني تحولاً أكمل للأنثوسيانين إلى شكله المتبروتن (الأحمر). يوضح ذلك الطبيعة الكمية للمؤشر — فهو لا يكتفي برصد الحمض أو القاعدة، بل يبيّن مدى حموضة المحلول أو قاعديته.

أضف محلول بيكربونات الصوديوم إلى كأس آخر — يتحول المؤشر إلى الأزرق المخضر. يفقد الأنثوسيانين أيونات الهيدروجين في البيئة القلوية، فينتقل إلى شكله القاعدي الكينويدي. أضف قواعد أقوى: يُنتج محلول الأمونيا لونًا أخضر، ويُنتج الكلور المخفف لونًا أخضر مصفرًا. وعند درجات الحموضة العالية جدًا (أعلى من 12)، تنفتح بنية الأنثوسيانين بالكامل إلى شكله الكالكوني، الذي يمتص الضوء الأزرق ويظهر باللون الأصفر. لديك الآن طيف ألوان كامل يمتد من الأحمر (الرقم الهيدروجيني 1-3) مرورًا بالأرجواني (الرقم الهيدروجيني 4-6) إلى الأزرق (الرقم الهيدروجيني 7-8) ثم الأخضر (الرقم الهيدروجيني 9-11) وصولًا إلى الأصفر (الرقم الهيدروجيني 12-14). هذه الصبغة الطبيعية الواحدة تغطي نطاق الرقم الهيدروجيني بالكامل، مما يجعلها مفيدة بقدر مؤشر الرقم الهيدروجيني العام الاصطناعي.

لإنشاء شرائط اختبار pH محمولة، انقع شرائط من ورق فلتر القهوة الأبيض أو ورق الامتصاص في محلول مؤشر الملفوف المركّز لمدة 5 دقائق. أخرجها وضعها مسطحة على رف لتجف. بمجرد أن تجف، تصبح شرائط الورق ذات لون بنفسجي فاتح وتعمل بالطريقة نفسها التي تعمل بها ورق مؤشر pH التجاري — اغمس شريطاً في أي سائل، ويشير تغير اللون إلى قيمة الـ pH. خزّن الشرائط الجافة في كيس بسحّاب مغلق بعيداً عن الضوء (الأنثوسيانين حساس للضوء ويتحلل عند التعرض للأشعة فوق البنفسجية). تميّز هذه الشرائط بشكل موثوق بين الأحماض القوية والأحماض الضعيفة والمحاليل المتعادلة والقواعد الضعيفة والقواعد القوية، ما يجعلها أداة عملية لاختبار حموضة التربة وجودة المياه والمواد الكيميائية المنزلية وتقدم عملية التخمر.