溴麝香草酚藍(lán)

呂召志

人教版高中生物學(xué)必修1“探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式”實(shí)驗(yàn)提到了CO2可使澄清的石灰水變混濁，也可使溴麝香草酚藍(lán)水溶液由藍(lán)變綠再變黃。本文就溴麝香草酚藍(lán)結(jié)構(gòu)、溴麝香草酚藍(lán)水溶液理化性質(zhì)、配制方法及其檢測CO2的原理、優(yōu)點(diǎn)及用途作了簡要介紹。

一、溴麝香草酚藍(lán)的結(jié)構(gòu)及理化性質(zhì)

溴麝香草酚藍(lán)，別名溴百里酚藍(lán)或二溴百里酚磺酞，英文名Bromothymol Blue，簡稱 BTB。分子式 C27H28O5Br2S（圖1），相對分子質(zhì)量 624.39。BTB為近似藕荷色或紅色結(jié)晶粉末，易溶于乙醇、甲醇、醚、稀堿或氨溶液，稍溶于苯、甲苯及二甲苯，微溶于水。BTB為一元弱酸，是一種靈敏的酸堿指示劑，但它對光不敏感[1]。

二、BTB水溶液的配制方法

配制0.1%BTB水溶液的方法如下：稱取溴麝香草酚藍(lán)0.1g，溶解于100mL煮沸過的自來水中（注意：配制溴麝香草酚藍(lán)水溶液的水應(yīng)為微堿性，使溶液呈藍(lán)色或藍(lán)綠色，蒸餾水為微酸性不適用），充分溶解后用濾紙過濾除去殘?jiān)?。特別注意溶液的顏色，若得到的濾液呈黃色，可加數(shù)滴稀氨水，使之變?yōu)樗{(lán)色或藍(lán)綠色。溶液可長期保存于棕色瓶中[2]。

三、用BTB水溶液檢測CO2的變色原理

若用 HIn表示BTB 的分子，In-表示它的離子，其解離平衡式為：HIn（酸型，黃色）?In-（堿型，藍(lán)色）+H+，在“探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式”實(shí)驗(yàn)中，CO2溶于溶液中成為H2CO3，進(jìn)一步解離成 H+和 HCO3-，使得溶液的酸度增加，因此隨著CO2濃度的增大，H+增多會導(dǎo)致導(dǎo)致的溴麝香草酚藍(lán)水溶液由藍(lán)色變成黃色[2]。

二氧化碳濃度低時(shí)，能否使得溴麝香草酚藍(lán)水溶液最終變成綠色？隨著二氧化碳增多，能否使得溴麝香草酚藍(lán)水溶液的黃色程度增大呢？BTB 水溶液的變色范圍為 pH6.0-7.6，弱酸性時(shí)呈黃色或淡黃色，中性偏堿性時(shí)呈藍(lán)色或淡藍(lán)色，中間經(jīng)過綠色（變色點(diǎn)為 pH7.1）[2]。在“探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式”實(shí)驗(yàn)中，由于溴麝香草酚藍(lán)水溶液本身是堿性，隨著二氧化碳的增多，導(dǎo)致溶液到達(dá)7.1左右，實(shí)驗(yàn)最終結(jié)果可能是綠色，隨著二氧化碳濃度的繼續(xù)增大，PH由7.1下降至6.0時(shí)溴麝香草酚藍(lán)水溶液由綠色逐漸轉(zhuǎn)變成黃顏色，且顏色逐漸變黃，這一推斷可通過2016年全國Ⅱ卷31題得到佐證（如下表）。

四、BTB比澄清的石灰水檢測CO2效果更精準(zhǔn)

二氧化碳能使澄清的石灰水變混濁的原理是二氧化碳和石灰水反應(yīng)形成難溶于水的碳酸鈣，但是二氧化碳的水溶性低，生成的碳酸鈣不會聚集成較大的顆粒以沉淀的形式出現(xiàn)，所以只能看到混濁現(xiàn)象，假設(shè)二氧化碳持續(xù)增多，難溶于水的碳酸鈣與二氧化碳和水繼續(xù)反應(yīng)形成易溶于水的碳酸氫鈣，而BTB水溶液色澤差異較顯著，容易觀察到由藍(lán)變綠再變黃的過程，二氧化碳濃度增大是也不會造成黃色消失，因此通過溴麝香草酚藍(lán)水溶液的顏色變化的時(shí)間長短及變化程度可判斷二氧化碳濃度的高低，與澄清的石灰水相比較BTB更靈敏更精準(zhǔn)[3]。

五、BTB的其他用途

BTB除了檢測二氧化碳的變化情況外，在生物學(xué)實(shí)驗(yàn)中有多種用途，如：檢驗(yàn)活細(xì)胞（活種子）的呼吸作用，測定種子的生活力;BTB還用于植物性別的鑒定，已經(jīng)在楊梅、銀杏、括蔞、黃瓜、絞股藍(lán)以及蘆筍成年植株上取得成功[1];結(jié)合智能手機(jī)光傳感器技術(shù)手段或多媒體照片RGB編碼技術(shù)手段，采集并導(dǎo)出BTB指示劑顏色變化產(chǎn)生的光學(xué)數(shù)據(jù)，繪制與H2CO3濃度變化相關(guān)聯(lián)的光學(xué)數(shù)據(jù)變化曲線，來探索研究CO2氣體壓強(qiáng)對二氧化碳與水生成碳酸反應(yīng)速率的影響[4];BTB還可以測定大米脂肪酸度[5]及生物堿的含量[6];測定水中痕量鋅[7]及食品中的含鉛[8]情況，相信在不久的將來，隨著科技的不斷進(jìn)步發(fā)展，溴麝香草酚藍(lán)（BTB）會迎來更大的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)：

[1]高海元.淺談溴麝香草酚藍(lán).生物學(xué)教學(xué)[J]，2013（10）：63.

[2]高海元.溴麝香草酚藍(lán)水溶液配制改進(jìn)及檢測CO2原理.實(shí)驗(yàn)改進(jìn)[J]，2014（6）：30.

[3]吳汝彬.高中生物學(xué)中與CO2相關(guān)的知識點(diǎn)釋疑.中學(xué)生物教學(xué)[J]，2020（1）：44.

[4]顧仲良，周學(xué)工.壓強(qiáng)對反應(yīng)速率的影響實(shí)驗(yàn)探索——應(yīng)用溴百里香酚藍(lán)的色變.化學(xué)教與學(xué)[J]，2020（04）：93-95.

[5]徐丹.酸性指示劑法測定大米脂肪酸度.科技展望[J]，2016（28）：83.

[6]鄧光輝，胡煒.溴麝香草酚藍(lán)比色法測定葉下珠生物堿的含量.時(shí)珍國醫(yī)國藥[J]，2009（05）：1193.

[7]金文斌，李夢涵.百里香酚藍(lán)光度法測定水中痕量鋅.冶金分析[J]，2019（07）：77-80.

[8]童德華，張瑞平.溴百里香酚藍(lán)作指示劑原子熒光光譜法測定食品中的鉛.食品科學(xué)[J]，2008（05）：358-360.