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酷炫小实验:变身吧,花青素!

科学松鼠会  · 公众号  · 科学  · 2017-06-05 02:26

正文

窗敲雨

松鼠名片

毕业于北京大学药学院,却没有选择走进实验室和药房。2009年开始科学写作,擅长挖掘日常生活所见中的科学与选题。善于与谣言作斗争,目前执掌科学人“谣言粉碎机”,是果壳网第三代“谣言粉碎娘”。拥有个人公众号"酷炫科学"。



花青素类物质是自然形成的酸碱指示剂,在不同的pH条件下会呈现出不同的颜色,这一点大家在学校里都会学到。原理虽然不算复杂,不过实际动手做一下,其实还是挺有乐趣哒~

一个常见的花青素来源是紫甘蓝(紫洋白菜),把紫甘蓝稍微切一切,加水稍煮几分钟,然后倒出深紫色的汁液,你就得到了彩虹色的酸碱指示剂。在pH1到14之间,紫甘蓝指示剂有着丰富的变色效果,下面是Compound interest的信息图示:

图片来源:Compound interest


在这里可以下载到彩色花青素图的高清完整版:

http://www.compoundchem.com/wp-content/uploads/2017/05/Making-a-Red-Cabbage-pH-Indicator.pdf

颜色的变化,与花青素在不同pH条件下的结构变化有关,在图中也标出了不同pH范围的结构变化。花青素在水中很容易溶出,紫米在淘洗的时候掉色,也是因为花青素类物质溶解到了水中。

许多食品的颜色来源都是花青素

图片来源:pixabay


当然,纯粹的居家小实验不容易达到这么全的pH,一般来说,做出来也就是红色-紫色-蓝绿色这几个色号。

下面是松鼠窗敲雨所做的花青素小实验。酸性和碱性物质一般可以用白醋和食用碱,不过这次只找到泡打粉(含碳酸氢钠,所以呈碱性),所以就用泡打粉代替了。

白醋的效果:


然后是泡打粉(这个泡打粉含有碳酸钙,所以并不是完全溶解的):


最后是另外一种神秘物质:


你猜到这是啥了吗~答案是——84消毒液!84消毒液中的次氯酸钠具有强氧化性,它破坏了花青素原有的化学结构,改变了颜色。

花青素变色的原因是化学结构随着pH,发生了一些改变,螃蟹中的虾青素也是这样,这种随着酸碱性的改变是可逆的,不过,被氧化破坏的就回不来了。

顺便说一句,很多有颜色的有机化合物都含有共轭的结构,也就是下面这样单双键交替的样子,这样的结构会使得一些电子(π电子)变得更加“自由”,它们跃迁需要吸收的能量变小了,于是就有更大机会吸收可见光。

这个是花青素中的共轭结构:


在化学实验使用的物品中,还有很多种不同的酸碱指示剂,比如酚酞、甲基橙。它们改变颜色的条件和范围都有些不同,可以适应更多实验的需要。

顺便说,除了醋之外,碳酸其实也可以让紫甘蓝水变色。

左边是萌萌的粉色紫甘蓝苏打水~不过真是一点都不好喝呢╮(╯_╰)╭


PS:基于同样的原理,在做菜时加紫甘蓝经常会产生蓝绿色暗黑料理……

味道虽然不影响,但看起来还是挺没胃口的(加点醋会不会美观一些呢)_(:з」∠)_


另一种暗黑料理,加了蓝莓的糕饼,有时也会呈现奇怪的青绿色,这是蓝莓里的花青素,碰到发面所使用的小苏打(碳酸氢钠)的结果。

变成青色的蓝莓松糕

图片来源:blog.kingarthurflour.com


作者:窗敲雨

排版:红色皇后

首发:果壳网(guokr.com)

题图:pixabay






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