Cùng với chất chỉ thị vạn năng, giấy quỳ tím là một trong những chất chỉ thị pH thường gặp nhất trong các bài học hóa học ở trường. Không giống như dải màu được tạo ra trước đây, quỳ tím có màu đỏ hồng trong dung dịch axit và màu xanh lam trong dung dịch kiềm. Bài viết này làm nổi bật nguồn gốc phức tạp của giấy quỳ tím và những thay đổi hóa học giải thích cho sự thay đổi màu sắc của nó.
Đôi nét về lịch sử
Giấy quỳ có một lịch sử hóa học lâu đời, có từ trước cả khi các nhà hóa học thiết lập các định nghĩa về axit và kiềm. Người ta cho rằng một nhà giả kim người Tây Ban Nha, Arnaldus de Villa Nova, đã sử dụng quỳ từ thế kỷ 14, nhưng nó không được sử dụng rộng rãi cho đến hai thế kỷ sau. Vào thời điểm này, việc sản xuất được thực hiện chủ yếu ở Hà Lan và có thể tên của chúng bắt nguồn từ từ tiếng Hà Lanlacques, tạm dịch là ‘bột sơn mài’. Một liên kết từ nguyên khác là litmosi của người Bắc Âu cổ, hay ‘thuốc nhuộm rêu’.
Cái tên này gần như phản bội nguồn gốc của quỳ: nó được chiết xuất từ một loài địa y cụ thể. Lỗ hổng duy nhất trong liên kết ngôn ngữ này là địa y và rêu khác biệt với nhau; rêu là thực vật, còn địa y chắc chắn là không. Địa y thậm chí không phải là một sinh vật đơn lẻ, mà là mối quan hệ cộng sinh giữa một loại nấm và một hoặc hai loài tảo.
Giấy quỳ được sản xuất từ chất chiết xuất từ một số loài địa y mọc trên đá. Một bản tin của Hiệp hội địa y Anh từ năm 1982 đề cập đến một công ty ở Hà Lan vào thời điểm đó, công ty này tuyên bố rằng “có lẽ là công ty duy nhất hiện nay ở thế giới phương Tây sản xuất giấy quỳ từ địa y”. Ngày nay, việc sản xuất dường như phổ biến hơn một chút, với các loài địa y từ California đến Mozambique được sử dụng để chiết xuất nó.
Hóa học đằng sau
Các loài địa y sản xuất giấy quỳ đều chứa các hợp chất hóa học được gọi là axit orsellinic depsides, có thể được chuyển đổi thành một hợp chất khác, orcinol. Thêm amoniac và oxy vào orcinol tạo ra hỗn hợp thuốc nhuộm được gọi chung là thuốc nhuộm orcein, trước đây được sử dụng để tạo màu cho len và lụa. Trong trường hợp của quỳ, vôi (calciym hydroxit), bồ tạt (kali cacbonat) và thạch cao (canxi sunfat) cũng được thêm vào để tạo ra thuốc nhuộm cuối cùng.
Thuốc nhuộm quỳ không phải là một loại thuốc nhuộm đơn lẻ mà là hỗn hợp của các phân tử polymer dài. Trong số này, thành phần chính bao gồm một số đơn vị hydroxyorcein hoặc 7-hydroxyphenoxazone được liên kết với nhau. Thuốc nhuộm quỳ có màu từ các phần lặp lại của các phân tử lớn hơn này.
Những thay đổi cấu trúc tinh tế trong các phần này là đủ để gây ra sự thay đổi màu sắc. Trong các dung dịch axit dưới pH 5, việc thêm một proton (ion hydro) vào nguyên tử nitơ gây ra màu đỏ hồng. Trong các dung dịch kiềm trên pH 8, sự mất đi một proton từ một trong các nguyên tử oxy sẽ tạo ra màu xanh lam. Ở giữa hai thái cực này, ở pH trung tính, thuốc nhuộm quỳ tím có màu tím.
Như những người đã sử dụng nó trong phòng thí nghiệm của trường học sẽ biết, giấy quỳ không chỉ giới hạn trong việc kiểm tra độ pH của dung dịch. Nếu được làm ẩm, nó cũng có thể được sử dụng để kiểm tra độ axit của các chất khí. Ví dụ, amoniac sẽ chuyển sang màu xanh của giấy quỳ đỏ, trong khi clo sẽ chuyển sang màu đỏ của giấy quỳ xanh - mặc dù, với vai trò là chất tẩy trắng, cuối cùng sẽ chuyển sang màu trắng.
Các ứng dụng khác của giấy quỳ bao gồm như một thử nghiệm để phân biệt giữa các loại vi khuẩn khác nhau trong sữa. ‘Thử nghiệm giấy quỳ’ cũng là một thuật ngữ hóa học đã được sử dụng phổ biến như một cụm từ có nghĩa là “một ý kiến hoặc hành động được cho là thể hiện ý kiến chung hơn hoặc các hành động có khả năng xảy ra trong tương lai”.
Bài viết đến đây là hết rồi. Hi vọng sẽ giúp ích cho các bạn phần nào trong tương lai. Lần sau nếu có ai hỏi về chủ đề này thì hãy nhớ về hóa học đằng sau chúng nhé!
Tham khảo Compound Interest.