リトマス紙の色変化と再利用

化学酸塩基指示薬平衡リトマス紙

リトマス紙はどういう原理で色が変わるの?(化学反応?)
一度薬液をつけて色が変わったら普通は捨てると思うけど、中和させたら再利用できたりする?

21:08
リュウツー先生
リュウツー先生

いい質問。結論から言うと、リトマス紙の色変化は「化学反応」というより、指示薬(リトマス色素)の酸塩基平衡によるもの、って理解が一番しっくりくるやつです。

リトマス色素を HInHIn(酸性型)と InIn^-(塩基性型)で書くと
HInH++InHIn \rightleftharpoons H^+ + In^-
みたいな平衡があって、酸性(H+H^+が多い)だと左に寄って赤っぽく、塩基性(H+H^+が少ない=OHOH^-が多い)だと右に寄って青っぽくなる、っていう話なわけです。

で「中和させたら再利用できる?」だけど、理屈だけなら色は戻せます。実際、青→酸につけて赤→塩基につけて青、みたいに往復はする。

ただし実用上はおすすめしない。理由は、紙に薬液がしみこんで塩(例:NaClNaCl)や不純物が残るし、リトマス色素自体も劣化したりして、判定が鈍る・にじむ・境目がわかりにくくなるから。あと強酸・強塩基だと紙が傷んだりもする。

確認だけど、君が知りたい「再利用」って、同じ紙を洗って乾かしてまた使う感じ?それとも「一回赤くなった紙を青に戻す」みたいな往復が可能か、どっちの意味で聞いてる?

21:08

[同じ紙を洗って乾かしてまた使う]で考えてたけど、[一回赤くなった紙を青に戻す]はできるの?

21:19
リュウツー先生
リュウツー先生

できる。
[一回赤くなった紙を青に戻す]は原理的に可能です。

リトマスの色素は、酸性型(赤)と塩基性型(青)の間で
HInH++InHIn \rightleftharpoons H^+ + In^-
みたいな平衡を作ってて、酸につけると左寄りで赤、塩基につけると右寄りで青、っていうふうに戻れるわけ。だから赤→(塩基)→青、青→(酸)→赤は往復します。

ただ、[同じ紙を洗って乾かしてまた使う]は、実用上はだんだん精度が落ちる。
紙の中に塩(中和でできたNaClNaClとか)や元の薬液が残ったり、色素が流れたり、紙が傷んだりして、「どっち色か」がぼやけていくんです。

ちなみに、君が想定してる薬液って、強酸(塩酸)・強塩基(水酸化ナトリウム)みたいなやつ?それとも食酢・重曹水くらいのやつ?強いやつだと劣化が一気に進みます。

21:19
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マイセオくん