Лакмус — индикатор кислотности¶

Лакмус — природный смешанный органический индикатор, используемый для определения кислотной или щелочной среды раствора. Представляет собой порошок синего цвета, получаемый из лишайников рода Roccella и Lecanora. В кислой среде лакмус окрашивается в красный цвет, в щелочной — в синий; нейтральная среда даёт фиолетовое окрашивание. Лакмус является одним из старейших и наиболее распространённых кислотно-основных индикаторов, применяемых в химии с XVII века.

¶Происхождение и история

Лакмус относится к числу древнейших химических индикаторов. Его предшественник — «орчил», сине-фиолетовый краситель, получаемый из тех же лишайников, известный с античных времён. В Европе технология получения красителя из приморских лишайников (особенно Roccella tinctoria, растущего на скалах Средиземноморья) была освоена в Средневековье; из него изготавливали пурпурные и фиолетовые краски для тканей.

Термин «лакмус» (также «лакмоид») закрепился в химической практике в XVII веке. В России слово «лакмус» фиксируется в химических руководствах XVIII века. Классическое определение лакмуса как индикатора, меняющего окраску в зависимости от кислотности среды, было сформулировано в трудах Роберта Бойля и его последователей, заложивших основы качественного химического анализа.

¶Химический состав и свойства

Лакмус — не единое химическое вещество, а сложная смесь органических пигментов, выделяемых из лишайников. Основные действующие компоненты — производные орцина (орсинола): орцинолазолеин, леуколазолеин и родственные азосоединения. В чистом виде эти вещества были выделены и изучены в XIX веке, что позволило объяснить механизм индикаторного действия.

Механизм действия основан на том, что молекула индикатора в кислой и щелочной среде существует в различных протонированных формах, различающихся по строению хромофорной группы и, следовательно, по поглощаемому свету. В кислой среде преобладает красная форма, в щелочной — синяя. Диапазон перехода (интервал индикаторного перехода) лакмуса составляет примерно pH 5,0—8,0, что делает его пригодным для грубой оценки кислотности.

¶Применение

¶В лабораторной практике

Наиболее распространённая форма применения — лакмусовая бумага: полоски фильтровальной бумаги, пропитанные раствором лакмуса и высушенные. Существуют два основных вида:

• синяя лакмусовая бумага — краснеет в кислой среде;
• красная лакмусовая бумага — синеет в щелочной среде.

Использование двух видов бумаги позволяет различать случаи, когда исходная окраска индикатора совпадает с цветом среды. Лакмус применяется для быстрой качественной оценки pH, проверки нейтральности дистиллированной воды, контроля реакции пищевых продуктов, диагностики кислотных дождей.

¶В медицине и биологии

В медицинской практике лакмусовая бумага применяется для определения кислотности желудочного сока, слюны и мочи. В микробиологии лакмус входит в состав некоторых питательных сред (например, лакмусовое молоко), где позволяет визуально отслеживать кислотообразование бактериями.

¶В быту

Лакмусовые полоски распространены как недорогие домашние тесты для определения pH аквариумной и бассейновой воды, почвы для растений, моющих средств.

¶Ограничения

Лакмус обладает рядом недостатков, ограничивающих его применение в точном анализе:

• широкий интервал индикаторного перехода (около 3 единиц pH) не позволяет определить кислотность с высокой точностью;
• в очень сильных кислотах и щелочах лакмус разрушается, окрашивая среду в красный цвет независимо от pH;
• лакмус не различает слабые и сильные кислоты с одинаковым pH;
• в присутствии окислителей и восстановителей окраска может меняться вне зависимости от кислотности.

Для преодоления этих ограничений в аналитической химии применяются более точные индикаторы — метиловый оранжевый, фенолфталеин, бромтимоловый синий, универсальные индикаторные бумаги, а также электронные pH-метры.

¶Интересные факты

Слово «лакмус» в русском языке стало нарицательным обозначением простого и наглядного способа проверки: выражения «лакмусовый тест», «лакмусовая бумага» используются и в переносном смысле для обозначения чего-либо, что позволяет легко определить качество или принадлежность явления.

¶Источники

• Хомченко Г. П. Химия для поступающих в вузы.
• Рабинович В. Н., Хомченко Г. П. Химия для поступающих в вузы.
• Химическая энциклопедия / Гл. ред. Кнунянц И. Л. — М.: Большая Российская энциклопедия.
• Гарин Н. А., Шаталов А. С. Аналитическая химия: учебное пособие.
• Лурье Ю. Ю. Аналитическая химия промышленных сточных вод.