关键概念
化学
酸
碱
光
引言
你可能在学校里做过使用明确标记的酸和碱的实验，但你有没有想过，家中某种食物或化学物质是酸还是碱？你可以使用红卷心菜制作指示剂溶液来找出答案。
当两种或多种成分完全溶解在一起时，你就得到了溶液。例如，将盐与水混合会形成清澈的溶液，即使盐还在其中，而且溶液尝起来是咸的。当与水混合时，化学物质是否向溶液“捐赠”带电粒子（称为离子）——在本例中为氢离子——或从溶液中“接受”氢离子，决定了它是酸性溶液还是碱性溶液。指示剂在暴露于这种混合物时会改变颜色，具体取决于溶液是酸性还是碱性。
关于支持科学新闻
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道 订阅。通过购买订阅，您将有助于确保关于塑造我们当今世界的发现和想法的具有影响力的故事的未来。
背景
酸是失去氢离子的溶液，通常尝起来是酸的。一些非常常见的家庭溶液是酸，例如柑橘果汁和家用醋。碱是将氢离子从溶液中拉出并吸附到自身上的溶液，是“接受”氢离子的，通常感觉滑腻。碱有许多实际用途。例如，像TUMS这样的“抗酸剂”用于降低胃中的酸度。其他碱可以制成有用的家用清洁产品。
要判断某物是酸还是碱，可以使用称为指示剂的化学物质。指示剂在遇到酸或碱时会改变颜色。指示剂有很多不同的类型，有些是液体，有些则浓缩在小条“石蕊”试纸上。可以从许多不同的来源提取指示剂，包括许多植物的色素。例如，红卷心菜含有一种称为花色素的指示剂色素分子，花色素是一种称为花青素的分子。非常酸性的溶液会使花青素变红，而中性溶液会使其变为紫色，碱性溶液会使其变为绿黄色。因此，花青素溶液变成的颜色可用于确定溶液的pH值——衡量溶液的碱性或酸性的指标。
材料
• 一个小的红卷心菜
• 一锅沸水
• 滤网
• 两个大碗或锅
• 刨丝器
• 量匙（汤匙）
• 大勺子（可选）
• 三个或更多个小的白色纸杯（小的白色纸质饮水杯或碟子也可以）
• 护目镜或其他防护眼镜
• 柠檬或酸橙汁
• 醋
• 含漂白剂的清洁产品
• 其他要测试的食物，例如清澈的苏打水、小苏打溶液、蛋清、西红柿、白软干酪（可选）
准备
• 将一个小的红卷心菜刨成丝。如果你不想把整个卷心菜都刨丝，刨半个卷心菜就足够了。将精细的、糊状的刨丝卷心菜放入一个大碗或锅中。
• 烧开一锅水。处理沸水时请小心。将沸水倒入装有卷心菜泥的碗中，直到水刚好没过卷心菜。
• 让卷心菜混合物浸泡，偶尔搅拌，直到液体达到室温。这应该至少需要半个小时。液体颜色会变成红色或紫红色。
• 将滤网放在另一个大碗或锅上，然后将卷心菜混合物通过滤网倒入，以去除卷心菜泥。向下压滤网中的泥，例如使用大勺子，以从泥中挤出更多液体。
• 在碗中，你现在应该只有液体，颜色为紫色或蓝色。这将是你的指示剂溶液，你将用它来测试不同液体的pH值。
• 儿童应佩戴护目镜或其他防护眼镜，成人应在处理漂白剂和醋时进行监督并小心，因为它们会刺激眼睛和皮肤。
步骤
• 在小的白色纸杯、饮水杯或白色碟子中倒入一汤匙卷心菜指示剂溶液。你的指示剂溶液是什么颜色？
• 向指示剂溶液中滴入柠檬或酸橙汁，直到看到溶液的颜色发生变化。轻轻摇晃溶液，并确保颜色保持不变。溶液变成了什么颜色？
• 溶液的颜色会根据其pH值而变化：红色表示pH值为2；紫色表示pH值为4；紫罗兰色表示pH值为6；蓝色表示pH值为8；蓝绿色表示pH值为10；绿黄色表示pH值为12。
• 根据其颜色，柠檬或酸橙汁溶液的pH值是多少？
• 在另一个小的白色纸杯中，倒入一汤匙你的原始卷心菜指示剂溶液。滴入醋，直到看到溶液颜色发生变化。醋溶液变成了什么颜色？溶液的pH值是多少？
• 在第三个小的白色纸杯中，倒入一汤匙你的原始卷心菜指示剂溶液。小心地处理它，滴入漂白剂清洁产品，直到看到溶液颜色发生变化。漂白剂溶液变成了什么颜色，这表明它的pH值是多少？
• 如果你想测试其他食物的pH值，再次在小的白色纸杯中倒入一汤匙你的原始卷心菜指示剂溶液，并滴入食物，直到看到溶液颜色发生变化。如果食物不是液体形式，请在将其添加到指示剂溶液之前将其压碎或溶解在少量水中。溶液变成了什么颜色，这表明它的pH值是多少？
• 额外：还有其他蔬菜和水果也可以用来制作pH指示剂：红洋葱、苹果皮、蓝莓、葡萄皮和李子。哪些不同的色素来源会产生最好的指示剂？
• 额外：你可以使用指示剂溶液来编写秘密信息。只需使用纯柠檬汁在纸上写下不可见的信息，然后让信息干燥。要显示信息，请用画笔在纸上涂上卷心菜指示剂。
观察结果
当你添加酸橙或柠檬汁、醋和漂白剂时，指示剂溶液的颜色是否发生了变化？溶液颜色是否表明酸橙或柠檬汁和醋是酸性的（pH值较低），而漂白剂是碱性的（pH值较高）？
pH值在5到7之间的溶液是中性的，8或更高是碱性的，4或更低是酸性的。酸橙汁、柠檬汁和醋是酸，所以它们应该使指示剂溶液变成红色或紫色。漂白剂是一种强碱，因此它应该使指示剂溶液变成绿黄色。
溶液的碱性或酸性程度取决于其中氢离子的含量。碱性溶液接受氢离子（或以氢氧根离子的形式提供电子对），而酸性溶液则提供氢离子（或接受电子对）。像花青素这样的指示剂会对溶液中氢离子的含量做出反应。花青素和其他生物色素吸收某些波长的光并反射其他波长的光，我们看到的反射光使它们呈现出某种颜色。根据溶液中氢离子的含量，指示剂色素会发生化学反应，从而改变其化学结构，使其反射不同波长的光，从而改变颜色。
清理
在将漂白剂溶液倒入下水道之前，用水稀释。 （记住在执行此操作时戴上护目镜。）
更多探索《酸和碱的实验》，来自趣味科学画廊 《酸和碱无处不在》，来自 Rader 的Chem4Kids.com 《酸、碱和pH值表》，来自“科学伙伴”
《卷心菜化学》，来自“科学伙伴”
此活动由“科学伙伴”合作提供