リトマス

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リトマスは、地衣類から抽出したさまざまな染料の水溶性混合物です。濾紙に吸収されることが多く、物質の酸性度を検査するために使用される最も古い形態のpH 指示薬の 1 つになります。酸性媒体では、青色リトマス紙は赤色に変わり、塩基性またはアルカリ性媒体では、赤色リトマス紙は青色に変わります。簡単に言うと、物質を pH スケールに配置するために使用される染料および指示薬です。

「リトマス」という言葉は、古ノルド語で「染色に使われる苔」を意味する言葉に由来しています。^[1] 1300年頃、スペインの医師アルナルドゥス・デ・ビジャ・ノヴァが酸と塩基の研究にリトマスを使い始めました。^{[2] [3]}

16 世紀以降、特にオランダでは、いくつかの地衣類から青色の染料が抽出されるようになりました。

リトマスは地衣類の様々な種から発見されています。染料は、Roccella tinctoria（南米）、Roccella fuciformis（アンゴラとマダガスカル）、Roccella pygmaea（アルジェリア）、Roccella phycopsis、Lecanora tartarea（ノルウェー、スウェーデン）、Variolaria dealbata、Ochrolechia parella、Parmotrema tinctorum、Parmeliaなどの種から抽出されます。現在、主な供給源はRoccella montagnei（モザンビーク）とDendrographa leucophoea（カリフォルニア）です。^[2]

リトマス紙の主な用途は溶液が酸性か塩基性かを検査することであり、青色リトマス紙は酸性条件下では赤に変わり、赤色リトマス紙は塩基性またはアルカリ性条件下では青に変わり、色の変化は25℃（77℉）でpH4.5 ～8.3の範囲で起こる。中性リトマス紙は紫色である。 ^{[2]湿潤リトマス紙は}酸性または塩基性 に影響を与える水溶性ガスの検査にも使用できる。ガスは水に溶解し、その結果生じた溶液がリトマス紙を着色する。例えば、アルカリ性であるアンモニアガスは赤色リトマス紙を青色に変える。すべてのリトマス紙はpH試験紙として機能しますが、その逆は真ではありません。

リトマスは、同様の機能を持つ水溶液としても調製できます。酸性条件下では溶液は赤色になり、アルカリ性条件下では溶液は青色になります。

酸塩基以外の化学反応もリトマス紙の色の変化を引き起こす可能性があります。たとえば、塩素ガスは青いリトマス紙を白く変えます。これは次亜塩素酸イオンが存在するためリトマス染料が漂白されるからです^[4]。この反応は不可逆的であるため、この状況ではリトマス紙は指示薬として機能しません。

リトマス混合物のCAS番号は1393-92-6で、10〜15種類の染料が含まれています。リトマスの化学成分はすべて、オルセインとして知られる関連混合物の成分と同じである可能性が高いですが、割合が異なります。オルセインとは対照的に、リトマスの主成分の平均分子量は3300です。^[5]リトマスの酸塩基指示薬の特性は、7-ヒドロキシ フェノキサゾン発色団に由来しています。^[6]リトマスの一部の分画には、エリスロリトミン（またはエリスロレイン）、アゾリトミン、スパニオリトミン、ロイコオルセイン、ロイカゾリトミンなどの特定の名前が付けられています。アゾリトミンはリトマスとほぼ同じ効果を示します。 ^[7]

カリフォルニア大学サンタバーバラ校のウェブサイトに記載されている地衣類からリトマス試験紙を作るレシピには次のように書かれている。^[8]

プロセスは秘密にされていたため、詳細を見つけるのは困難です。

この現代的な製造手順の要約は、DHS Richardson の「The Vanishing Lichens」、ロンドン、1975 年からの抜粋です。地衣類 ( Lecanora tartareaとRoccella tinctoriaが望ましい) は、炭酸ナトリウムとアンモニアの溶液で粉砕されます。

地衣類を時々かき混ぜると、色が赤から紫に変わり、約 4 週間後には最終的に青になります。地衣類はその後乾燥され、粉末にされます。この段階では、地衣類には部分的にリトマス色素と部分的にオルセイン 色素が含まれています。オルセインはアルコール抽出によって除去され、純粋な青色リトマスが残ります。チョークや石膏などの無色の化合物と混合された後、青色の塊、塊、または錠剤として販売されています。リトマス紙は、この物質を染み込ませた紙です。

赤色リトマス紙には弱い二塩基酸が含まれています。塩基性化合物に触れると、水素イオンが加えられた塩基と反応します。リトマス酸から形成される共役塩基は青色であるため、湿った赤色リトマス紙はアルカリ溶液中では青色に変わります。