化學示範實驗(四)紅綠燈

生活科學趣談

A溶液:1% 的指示劑 靛藍胭脂紅(Indigo carmine)5 毫升。
B溶液:1 克氫氧化鈉 + 0.6 克葡萄糖溶入 50 毫升蒸餾水中。
將A溶液與B溶液混合,剛開始顏色會從藍色變為綠色,幾分鐘後顏色再從綠色慢慢變紅,最終形成黃色。透過搖晃錐形瓶,顏色會反轉,從黃→紅→綠,靜置後又會變回來。

原理:
指示劑靛藍胭脂紅在 pH<11.4 時,顏色呈現藍色;當加入鹼使 pH>13.0 時,顏色則呈現黃色。這是一個可逆的氧化還原反應,作為還原劑的葡萄糖可將靛藍胭脂紅還原成為黃色的形式。

當搖晃錐形瓶時,由於液面上方的氧氣會溶入溶液中,使得靛藍胭脂紅被氧化形成綠色的形式,中間過渡的顏色則是由於形成紅色半醌中間體(氫醌 在脫氫過程中除去一個氫原子而產生的自由基 ;或者將單個H原子加入到 中,屬於非常不穩定的物質)。也就是說,靛藍胭脂紅被空氣中的氧氣氧化時,顏色會從黃色 → 紅色 → 綠色;靜置時再被溶液中的葡萄糖還原回來,而呈現綠色 → 紅色 → 黃色。令人驚奇的是,這些顏色的變化是可重複的,只要一次又一次搖晃和靜置即可如果改變初始的 pH 值(B溶液中氫氧化鈉的質量),也可以得到不同的顏色變化!

註:靛藍胭脂紅即是食用藍色2號,欲丟棄溶液時,請將其加酸調至變成藍色的中性狀態,即可安全的從馬桶沖掉。

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Four Colour Change Reaction

Briggs-Rausher Oscillating Reaction