Lakmus
Lakmus (engl. litmus, lat. lacca musica[1]) on eräistä jäkälälajeista uuttamalla saatu värillisten aineiden seos, jota käytetään kemiallisessa tutkimuksessa yleisesti pH-indikaattorina liuoksen happamuuden tai emäksisyyden toteamiseksi. Sitä voidaan käyttää joko spriihin liuotettuna (lakmustinktuuri), jolloin sitä sekoitetaan tutkittavaan liuokseen, tai imeytettynä huokoiseen paperiin (lakmuspaperi), joka kastetaan tutkittavaan liuokseen.[1] Sellaisenaan lakmus on violetin väristä, mutta se muuttuu happamien aineiden vaikutuksesta punaiseksi, emäksisten aineiden vaikutuksesta siniseksi.[2]
Historia
muokkaaEnsimmäisenä lakmusta käytti tiettävästi 1300-luvulla espanjalainen Arnaldus de Villa Nova, mutta yleiseen käyttöön lakmustesti tuli vasta noin kaksisataa vuotta myöhemmin. Silloin sitä valmistettiin etupäässä Alankomaissa ja sen nimi johtuu mahdollisesti hollannin kielen sanasta lakmaes, joka tarkoittaa lakkamassaa.[3] Sen englanninkielinen nimi litmus johtuu kuitenkin todennäköisesti muinaisskandinaavisesta sanasta litmosi, joka tarkoittaa sammalväriä.[3]
Vuonna 1663 Robert Boyle suorastaan määritteli hapon aineeksi, jolla on hapan maku ja joka muuttaa lakmuksen punaiseksi. Samalla hän määritteli myös emäkset niiden muutamien ominaisuuksien perusteella, joista yksi oli niin ikään niiden aikaansaama lakmuksen värin muutos.[4]
Valmistus
muokkaa
Lakmusta voidaan valmistaa monista jäkälälajeista. Ennen sitä valmistettiin ainoastaan Roccella tinctoria -jäkälästä. Nykyisin sitä valmistetaan useista muistakin, joista tärkeimpiä ovat afrikkalainen Roccella montagnei ja kalifornialainen Dendrographa leucophoea.[2] Ainakin aikaisemmin sitä on valmistettu myös Ramalia- ja Usnea-lajeista.[1] Heikompilaatuisia laksmusvärejä saadaan myös Variolaria-, Lecanora- ja Parmelia -sukujen jäkälistä.[2]
Lakmuksen valmistusmenetelmä on pitkään pidetty salassa. Kalifornian yliopiston (Santa Barbaran) verkkosivujen mukaan sitä valmistetaan upottamalla jäkäliä natriumkarbonaatin ja ammoniakin liuokseen, jota hämmennetään aika ajoin, jolloin niiden väri noin neljässä viikossa muuttuu punaisesta ensin violetiksi ja lopulta siniseksi. Sen jälkeen jäkälät kuivataan ja jauhetaan. Tässä vaiheessa ne sisältävät lakmusta sekä orseiiniväriaineita. Orseiini poistetaan uuttamalla se etanolilla, jolloin jäljelle jää puhdas lakmus. Lopuksi se sekoitetaan värittömin aineisiin kuten kalkkiin tai kipsiin. Lakmuspaperia saadaan imeyttämällä näin saatua ainetta huokoiseen paperiin.[5]
Käyttö
muokkaaLakmusta käytetään etupäässä indikaattorina liuosten happamuuden tai emäksisyden toteamiseen, sillä sininen lakmuspaperi muuttuu happojen vaikutuksesta punaiseksi ja punainen lakmuspaperi emästen vaikutuksesta siniseksi. Lämpötilassa 25C värin muutos tapahtuu liuoksen pH:n ollessa välillä 4,5–8,3. Neutraalina lakmus on violetin väristä. Kosteaa lakmuspaperia voidaan käyttää myös sellaisten vesiliukoisten kaasujen toteamiseen, joiden liuos on selvästi hapan tai emäksinen: tällöin kaasu liukenee lakmuspaperissa olevaan veteen ja muodostuva liuos vaikuttaa sen väriin. Esimerkiksi ammoniakki, jonka vesiliuos on emäksinen, muuttaa lakmuspaperin siniseksi.
Lakmusta voidaan käyttää myös liuoksena, jonka väri muuttuu samalla tavalla. Happamaan liuokseen sekoitettuna lakmusliuos on punaista, emäksiseen liuokseen sekoitettuna sinistä.
Lakmuspaperin väri voi kuitenkin muuttua muidenkin kemiallisten reaktioiden kuin happo-emäsreaktion vaikutuksesta. Esimerkiksi kloorikaasu muuttaa sen valkoiseksi[6], koska tällöin syntyy valkaisuaineena toimivia hypokloriitti-ioneja. Tämä reaktio on palautumaton, joten tässä tilanteessa lakmus ei toimi indikaattorina.
Koostumus
muokkaaLakmuksen CAS-numero on 1393-92-6, ja se sisältää noin 10–15 erilaista värillistä ainetta. Sen kaikki komponentit ovat todennäköisesti samoja kuin sitä muistuttavassa orseiinissa, mutta niitä on eri suhteessa. Sen tärkeimpien ainesten molekyylipainot ovat noin 3000 atomimassayksikköä.[7] Lakmuksen indikaattoriominaisuudet johtuvat sen sisältämästä kromoforista, 7-hydroksifenoksatsonista.[8] Muita lakmuksessa esiintyviä aineita ovat erytrolitmiini eli erytroleiini, atsolitmiini, spaniolitmiini, leuko-orseiini ja leukoatsolitmiini.
Vaikutusmekanismi
muokkaaIndikaattorit ovat heikkoja protolyyttejä, joiden väri muuttuu protonin siirron yhteydessä.[9] Punaisena lakmus sisältää erästä heikkoa kahdenarvoista happoa. Kun se joutuu kosketukseen emäksisen aineen kanssa, siitä erkanevat vetyionit reagoivat emäksen kanssa. Tällöin muodostuu alkuperäistä happoa vastaava konjugoitu emäs, joka on väriltään sinistä, ja näin ollen kostea punainen lakmuspaperi muuttuu emäksisissä olosuhteissa siniseksi.
Lähteet
muokkaa- ↑ a b c ”Lakmus”, Iso tietosanakirja, 7. osa (Koulu–Lokit), palsta 738. Otava, 1936.
- ↑ a b c Lakmus Coloria.net. Viitattu 16.8.2024.
- ↑ a b What links litmus paper and litchens? Compound Interest. Viitattu 16.8.2024.
- ↑ Heikki Saarinen: ”Hapot ja emäkset”, Otavan suuri ensyklopedia, 2. osa (Cid–Harvey). Otava, 1605. ISBN 951-1-04170-3
- ↑ Students ask questions, UCSB scientists answer them UCSB ScienceLine. Kalifornian yliopisto (Santa Barbara). Viitattu 16.8.2024.
- ↑ Chlorine The Chemical Elements. 2000. Viitattu 16.8.2024.
- ↑ H. Beecken, E.-M. Gottschalk, U. v. Gizycki, H. Krämer, D. Maassen, H. G. Matthies, H. Musso, C. Rathjen, Ul. Zdhorsky: Orcein and Litmus. Biotechnic & Histochemistry, 2003, 78. vsk, nro 6, s. 289–302. PubMed:15473576 doi:10.1080/10520290410001671362 S2CID:41944320
- ↑ H. Musso, C. Rathjen: Chem. Ber., 1959, 92. vsk, nro 3, s. 751–753. doi:10.1002/cber.19590920331
- ↑ Matti Tiilikainen, Ilkka Virtamo: ”Protolyysireaktiot vedessä ja pH”, Kemia 1, s. 105. WSOY, 1968.
Aiheesta muualla
muokkaa- Punainen lakmuspaperi (Litmus paper red) käyttöturvallisuustiedote, Sigma Aldrich, viitattu 31.5.2018.
- Sininen lakmuspaperi (Litmus paper blue) käyttöturvallisuustiedote, Sigma Aldrich, viitattu 31.5.2018.