リトマス

リトマスは、地衣類から抽出した様々な色素を水に溶かした混合物です。ろ紙に染み込ませることで、最も古いpH指示薬の一つとして用いられ、物質の酸性度を検査するのに使われます。酸性媒体では青色リトマス紙が赤色に変化し、塩基性またはアルカリ性媒体では赤色リトマス紙が青色に変化します。つまり、リトマスは物質をpHスケール上に位置づけるための色素であり、指示薬なのです。

「リトマス」という言葉は、古ノルド語の「litmosi」に由来し、「色のついた苔」または「着色された苔」を意味します。この言葉は、中世の資料では、1316年のノルウェーの法律法典の毛皮と毛皮に対する関税と消費税に関する章にのみ見られます。^{[ 1 ]} 1300年頃、カタルーニャの医師アルナルドゥス・デ・ヴィラ・ノヴァは、酸と塩基の研究にリトマスを使用し始めました。^{[ 2 ] [ 3 ]}

リトマスは、さまざまな地衣類に見られます。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 ]}

リトマスの主な用途は、溶液が酸性か塩基性かをテストすることです。青色のリトマス紙は酸性条件下では赤色に、赤色のリトマス紙は塩基性またはアルカリ性条件下では青色に変化し、色の変化は25 °C (77 °F)でpH 4.5～8.3 の範囲で起こります。中性のリトマス紙は紫色です。^{[ 2 ]}湿ったリトマス紙は、酸性または塩基性 に影響を与える水溶性ガスをテストするためにも使用できます。ガスは水に溶け、結果として生じる溶液がリトマス紙を着色します。たとえば、アルカリ性のアンモニアガスは、赤色のリトマス紙を青色に変えます。  

リトマス試験紙は、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青色になります。

酸塩基反応以外の化学反応でも、リトマス紙の色変化を引き起こすことがあります。例えば、塩素ガスは青色のリトマス紙を白色に変えます。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のです^{[ 4 ]}。この反応は不可逆的であるため、この場合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種類程度の異なる色素が含まれています。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化学成分と同じである可能性が高いですが、その比率が異なります。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は、7-ヒドロキシフェノキサゾン発色団にその性質を負っています。^{[ 6 ]}リトマスのいくつかの画分には、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を作るレシピは次のとおりです。 ^{[ 8 ]}

プロセスが秘密にされていたため、詳細を知ることは困難である。

この現代的な製造手順の概要は、DHS Richardson著『消えゆく地衣類』（ロンドン、1975年）からのものです。地衣類（好ましくはLecanora tartareaとRoccella tinctoria ）を炭酸ナトリウムとアンモニアの溶液中で粉砕します。

地衣類を時々かき混ぜると、約4週間後には色が赤から紫、そして最終的に青へと変化します。その後、地衣類を乾燥させて粉末にします。この段階では、地衣類にはリトマス色素とオルセイン色素が混在しています。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。これは、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、塊状、または錠剤として販売されます。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、水素イオンが添加された塩基と反応します。リトマス酸から生成される共役塩基は青色を呈するため、湿った赤色リトマス紙はアルカリ溶液中で青色に変化します。