为什么紫色石蕊遇酸变红,遇碱变蓝?而且遇到酸(碱)就是红(蓝)的,不管pH值有多低(高)?
的有关信息介绍如下:
(已经懂的可以跳过此部分,直接拉到下一节看石蕊变色原理)
人眼通过三种视锥细胞(cone)和一种视杆细胞(rod)来感知可见光波段中不同波长的光,然后产生信号由大脑处理成颜色。
在自然光下,可见光区段的各个波段都有分布,于是产生“白色的视觉”。而其他的颜色,则来自物体对于不同波段的光的反射或者吸收。比如一片树叶,叶肉细胞的叶绿体中含有叶绿素A与叶绿素B两种主要的光合色素,它们对可见光的吸收情况为:
显然,紫光和红光都被吸收得最多,蓝光和黄光次之,而绿光基本不被吸收,几乎全部被反射。因此,我们看树叶的时候,感知到的是“绿色”。
石蕊,是一种天然色素的混合物。其中作为指示剂的成分是7-hydroxy-2-phenoxazone,结构式如下:
如图可见,此分子含有多个双键,他们的π轨道重叠成共轭体系。受到可见光照时,该共轭体系中的电子可以吸收特定波长的光子,从而从能量最高被占轨道(HOMO)跃迁到能量最低的未被占轨道(LUMO)。那么,这个特定的波长与分子结构有什么关系呢?
所以,共轭体系越长, 越大,所吸收的光的波长也就越大。
计算与实验说明,7-hydroxy-2-phenoxazone的最大吸收波长在476~480 nm之间。其余波长的光被反射之后,产生了下图这种偏暗的红色的视觉。
7-hydroxy-2-phenoxazone(【I】)的结构中,有一个酚羟基(酸性),还有一个含孤对电子的氮(碱性)。所以,它既可以结合一个质子形成【II】,又可以电离给出一个质子形成【III】。



