问题

当孩子问「如何测试酸性和碱性」该如何回答?

回答
当孩子好奇地问起“怎么测试酸性和碱性”时,这可是个展现科学魅力的大好机会!你可以这样跟他聊:

首先,我们要知道,酸和碱就像是物质的两种不同“性格”。 有些东西吃起来酸酸的,比如柠檬、醋,这些就是酸性的。有些东西摸起来滑滑的,比如肥皂水,或者尝起来有点苦涩,这些就可能偏向碱性。但光凭嘴巴和手来感受,不够科学,而且有些东西弄错了很危险,所以我们需要更准确、更安全的方法。

那怎么才能知道它们的“性格”呢? 我们可以请来几个“小帮手”!

小帮手一:紫甘蓝指示剂——大自然的化学家!

你有没有见过那种紫色的菜?对,就是紫甘蓝!它里面藏着一个特别神奇的颜色提取物,叫做“花青素”。这个花青素非常聪明,它就像一个“测谎仪”,遇到酸性的东西,它会变色,遇到碱性的东西,它也会变色,而且每次变的颜色都不一样!

怎么做呢?
1. 准备材料: 你需要一个紫甘蓝,一把刀,一个锅,一些清水,还有几个透明的杯子或者碗。
2. 提取“颜色秘密”: 把紫甘蓝切碎,然后放进锅里,加入一些清水,就像平时煮汤一样。煮开之后,让它再煮一会儿,你会发现水变成了一种深深的紫色。这就是我们的“紫甘蓝汁”,它就是我们的“指示剂”。
3. 测试开始! 把煮好的紫甘蓝汁倒进几个透明杯子里。现在,你可以开始拿出家里一些常见的、相对安全的液体了,比如:
柠檬汁/醋: 滴几滴进去,看颜色怎么变?通常会变成粉红色或者红色,说明它是酸性的。
苏打水/小苏打加水: 滴几滴进去,看颜色?可能会变成蓝色或者绿色的,这说明它是碱性的。
清水: 滴几滴进去,颜色应该还是紫色的,说明它是中性的,不酸也不碱。
肥皂水: 摸起来滑滑的,可以试试看,颜色也可能会变成蓝色或者绿色。

为什么会变色呢? 就像我说的,紫甘蓝里的花青素,它自己本身是紫色的。但是,当它遇到酸性物质时,它的分子结构会发生一点点变化,吸收了不同颜色的光,所以我们看到它就变成了红色系。当它遇到碱性物质时,结构又会变化,吸收的光不一样,就变成了蓝色或绿色系。

小帮手二:pH试纸——细心的“调色盘”!

除了紫甘蓝,还有一种更方便、更专业的“小帮手”,叫做“pH试纸”。它们看起来像一卷纸带,或者是一张张小纸片。这些试纸上被涂上了一些特殊的化学物质,就像一个精密的“调色盘”。

怎么用呢?
1. 拿出试纸: 从包装里取出一小段pH试纸。
2. 沾一下液体: 把试纸的一小部分,轻轻沾一下你要测试的液体,或者用滴管滴一点液体在试纸上。
3. 对比颜色: 试纸会立刻变色。这时,你需要拿出试纸包装里附带的“颜色对照表”。这个对照表会列出不同颜色对应着不同的pH值(pH值是用来衡量酸碱度的数字)。
4. 读出数值: 你找到试纸上显示的颜色,然后在对照表上找到同样的颜色,旁边就会告诉你这个液体的pH值是多少。
pH值小于7代表酸性。
pH值等于7代表中性。
pH值大于7代表碱性。
pH值越小(比如1、2),酸性就越强;pH值越大(比如12、13),碱性就越强。

哪些东西可以尝试测试呢?

在大人指导下,你们可以一起试试:

酸性的: 柠檬汁、橙汁、醋、酸奶、汽水(二氧化碳溶解在水里会形成弱酸)。
碱性的: 小苏打水、肥皂水、牙膏(有些牙膏是弱碱性的)。
中性的: 纯净水、蒸馏水、食盐水。

重要的提醒:

安全第一! 永远不要随便尝尝不知名的东西,更不要测试不认识的化学药品,这可能会非常危险。
大人在旁边! 任何测试都必须在爸爸妈妈或者其他大人的监督和帮助下进行。
少量测试: 每次只需要一点点液体,不需要太多。
小心烫伤! 如果用到热水,一定要注意安全。

通过这些小实验,你就会发现,原来身边这么多东西都有自己的“酸碱性格”,而且用这些小帮手去发现它们,是不是很有趣呢? 这就像是在玩一个揭秘游戏,了解物质的秘密!

网友意见

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虽然有仪器测量,PH试纸等方法,但是最能让孩子理解的应该还是酸碱指示剂啦。

用紫甘蓝榨汁,然后滴加柠檬汁和小苏打溶液,可以通过颜色变化直观地让孩子认识到酸碱的区别。

要想有雅趣一些,蝶豆花茶也是很好的选择。

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实话说,看到这个系列提问里有这样的问题,心里还是有点五味杂陈,如果孩子知道什么叫酸碱性的话,我想他大概率也应该知道如何测试酸碱性吧……

不知道小学生们是出于什么样的知识储备和好奇心提了这样的问题,不过这个问题确实看起来太初中生或者高中生的感觉了……就仿佛是一个小学生翻看到了自己哥哥姐姐的作业习题之后提出来的问题一样……

不过我们也还是可以来认真回答一下~


首先,当我们说酸性和碱性的时候,我们到底说的是什么?

实际上,在人类化学史上,人们对酸碱一共下过3次定义,每次下定义,也体现着人类对自然界认知的进一步加深。

  • 1884年,瑞典的物理学家、化学家阿伦尼乌斯(Svante Arrhenius)认为酸的本质就是氢离子,因此定义凡是加到水里让水溶液的氢离子浓度增加的东西,都叫做酸,与之相对应的,碱就是氢氧根,加到水里让其氢氧根浓度增加的东西就是碱。PS:阿伦尼乌斯是个很伟大的科学家,是近现代物理化学的奠基人之一。要注意这里所提到的阿伦尼乌斯酸和阿伦尼乌斯碱都只是针对水溶液,也就是说,首先这个东西能溶于水,其次整个体系的溶剂必须是水。
  • 之后的若干年里,大家慢慢感觉阿伦尼乌斯提出的酸碱理论局限性太强了,很多时候都只能凑合用,于是1923年,两位化学家Brønsted(丹麦)和Lowry(英国)分别独立提出了质子才是酸碱反应过程中区分酸碱的根本(当然,氢离子其实就是质子),对之前定义进行了优化:酸碱反应中,提供质子的是酸,获得质子的是碱,这套理论叫质子酸碱理论(也叫Brønsted–Lowry酸碱理论),对应的叫质子酸和质子碱。这套理论其实已经和前面有很大不一样了,虽然表面看起来还是说氢离子(质子),但是实际上,很多此前认为是阿伦尼乌斯酸的东西,在一些特定条件下可能就会被认为是质子碱,因为这个讨论的基础是酸碱反应中,换句话说,如果不是一个特定的反应,就不能准确定义究竟是酸还是碱。举个例子:

水大家出于朴素观点,肯定不会觉得他是酸,也不会觉得他是碱,这就是受了阿伦尼乌斯酸碱理论影响的结果,但是在这个反应中,水就是碱,而HCl是酸……

而且质子酸碱理论不局限在水溶液中,因此也会有更多更离谱的例子可以举出,比如如果是在液氨里发生的酸碱反应,或者是一些有机酸碱的反应,或者是多元酸碱的反应,所定义的酸碱在大众看来或许就都很离谱……

  • 同样是1923年,美国的物理化学家Gilbert N. Lewis也提出了另一套理论,路易斯酸碱理论,对应的称呼为路易斯酸和路易斯碱,这套理论认为反应中区分酸碱的关键是电子,因此也进一步扩大了酸碱的范围,反应中凡是得电子的就是路易斯酸,凡是失电子的就是路易斯碱


说了这么多,当我们讨论测试酸性和碱性的时候,我们认为的酸和碱其实大多数时候就是阿伦尼乌斯酸(碱),一些较特殊的场景下,讨论的内容可能也涉及质子酸碱理论。

通常我们使用pH值(potential of hydrogen或者power of hydrogen)来定义酸碱性,也就是大家所熟知的,常温下pH=7是中性,小于7是酸性,大于7是碱性,这个pH值本质上指的是氢离子的活度,当然,粗糙的理解为氢离子的浓度也是可以的~至于其检测方法也随精度的需要可以分为酸碱指示剂、广泛pH试纸,精密pH试纸,pH计等等~

不过要注意,酸碱指示剂只在适当的范围内适用,比如酚酞在pH小于0的强酸中是橙色的……

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