Asitler ve bazlar bu dünyada çok çeşitlidir. Yiyeceklerden ağaçlara, kayalara ve çok daha fazlasına kadar her yerdedir. Domates, limon, ananas gibi sebze ya da meyvelerin asit içerdikleri için tatları ekşidir. Bunun aksine deterjan ve sabun gibi maddeler ise baz olarak bilinen madde içerdikleri için acı ve kaygan bir his verirler. Her maddenin tadılması mümkün olmadığı için sulu bir çözeltinin asidik veya bazik olup olmadıkları ayıraçlarla ya da indikatörlerle anlaşılabilir. Günümüzde indikatörler teknolojik olarak gelişmiştir. İndikatörler bir asit veya bazla temas ettiğinde renk değiştirir. Bu değişim indikatörlerdeki pigmentler sayesinde mümkün olmaktadır. Üç tür indikatör vardır.
1-Doğal İndikatörler
2-Yapay İndikatörler
3- Koku İndikatörleri
Yapay ve doğal indikatörler arasında çok fazla fark vardır. Yapay indikatörler (göstergeler de denir) laboratuvarda yapılırken, doğal indikatörler bitkiler ve mineraller gibi doğal kaynaklardan elde edilmekte ve bir çözeltinin pH’ına (mevcut hidrojen veya hidroksit iyonlarının konsantrasyonuna) tepki olarak renk değiştirmektedir. Bazılarının renk yelpazesi geniştir. Yaygın olarak kullanılan yapay (sentetik) indikatörlerden bazıları fenolftalein, metil turuncu ve metil kırmızısıdır. Doğal indikatörlerin yaygın örnekleri arasında likenler, kırmızı lahana, üzüm suyu, zerdeçal, şalgam kabuğu, kiraz, pancar, Çin gülü ve daha fazlası bulunur. İnsanlar doğal İndikatörler sayesinde bir maddenin ya da çözeltinin asit mi yoksa baz mı olduğunu kolaylıkla anlayabilirler. Koku indikatörleri kokularını değiştirebilir. Koku indikatörlerinin bazı örnekleri arasında soğan, vanilya özü (yüksek pH değerlerinde kendine has karakteristik kokusu algılanamaz), karanfil yağı bulunmaktadır.
Bu makalenin devamında sadece doğal indikatörlere yer verilecektir.
Doğal pH İndikatörleri
Bir çözeltinin pH’ını test etmek kimyada temel bir beceridir. Çözeltileri (bir çözeltideki hidrojen ve hidroksil iyonlarını iyonlarını) test etmek için turnusol veya evrensel indikatör gibi çok çeşitli pH indikatörleri kullanılabilir. Ancak pH indikatörleri muhtemelen çevrede, bir evin mutfağında veya bahçesinde bulunan doğal öğelerden de yapılabilir. Bu yolla elde edilenler doğal indikatörlerdir. Yeşil dışında renkleri olan pek çok bitki pH indikatörü olarak kullanılabilir. Kırmızı, mavi veya mor olan birçok baharat, bitki, sebze, meyve ve çiçek onlara rengini veren antosiyaninler adı verilen pigmentleri içerir. Antosiyaninler, hidroksit (OH-) iyonlarını ekleme ve/veya çıkarma yeteneğine sahip karmaşık moleküllerdir. Asidik çözeltilere antosiyanin eklendiğinde hidroksit (OH-) iyonları antosiyanin molekülünü terk eder. Öte yandan bazik çözeltilere antosiyanin eklendiğinde sudaki OH- iyonları antosiyanin molekülüne bağlanır. Bu nedenle antosiyanin, her birine farklı sayıda OH- iyonu bağlı olan bir dizi benzer bileşiğe verilen genel addır. Antosiyanin doğal bitkilerden ve sebzelerden birçok yolla ekstrakte edilebilir ve su veya diğer çözücüler içinde çözünerek bir pH göstergesi oluşturabilirler. Antosiyaninler pH’a bağlı olarak renk değiştirir. Antosiyanin formundaki bitkilerden ekstraksiyon yapmanın çok yaygın bir yolu, bitkinin HCl ile asitlendirilmiş düşük kaynama noktalı alkollere eklenip bir süre kaynatılmasıdır. Antosiyanini sebzelerden çıkarmanın başka yöntemleri de vardır. Çok yaygın bir yöntem, sebzeyi damıtılmış suda kaynatmak ve kaynamaya başlayana kadar beklemektir. Su, antosiyanin pigmentiyle reaksiyona girerek deneycilerin bu suyu indikatör olarak kullanmalarına olanak tanır.
Aşağıda doğal indikatörlerin en bilinen örneklerinden bahsedilmektedir.
Turnusol (Litmus)
En sık kullanılan indikatör turnusoldur. Turnusol indikatörleri, bir liken (thallofit familyası) türü olan Roccella tinctoria’dan ekstrakte edilir. Turnusol kağıdı dünyanın her yerindeki laboratuvarlarda bir çözeltinin asidik mi yoksa bazik mi olduğunu test etmek için kullanılır. Turnusol nötr çözeltide mor renktedir. Turnusolun avantajı uzun yıllar saklanabilmesi ve kullanılabilir kalmasıdır. Turnusolun solüsyon (çözelti) ve kağıt şeritler şeklinde iki farklı formu vardır. Genel olarak kırmızı ve mavi olmak üzere iki tür turnusol kağıdı kullanılır.
Mavi turnusol kağıdı: Mavi turnusol kağıdı asit çözeltisine (örneğin, sirke, limon suyu ve kahve) batırıldığında rengi maviden kırmızıya döner. Mavi turnusol kağıdı baz çözeltisine batırıldığında yalnızca mavi kalır.
Kırmızı turnusol kağıdı: Kırmızı turnusol kağıdının asit (HCl, H2SO4, sitrik asit gibi) çözeltisine batırılmasının hiçbir etkisi yoktur. Bazik çözeltiye (NaOH, KOH gibi) batırıldığında ise kırmızıdan maviye döner.
Kırmızı lahana
Kırmızı veya mor lahana ucuzdur ve bir çözeltinin pH’ını gösterebilir. Taze lahana ile en iyi sonucu verir ve ekstrakt sadece birkaç hafta kullanılabilir, ancak yine de çok kullanışlı bir ev yapımı PH indikatörüdür ve okuldaki fen dersi için güzel bir deneydir. Kırmızı lahana ekstraktı yapmak için birkaç kırmızı lahana yaprağı küçük dilimler halinde kesilebilir veya bir karıştırıcıya koyulabilir. %50-70 alkollü su çözeltisi eklenip yaklaşık 15 dakika bekletilir. Bu deney bazılarının alkolle temas etmesini önlemenin zor olduğu çocuklarla yapılıyorsa izopropil alkol yerine gerçek etanol kullanımı önerilebilir. Hem etanol hem de izopropil alkol toksiktir ancak etanol insanlar için daha az toksiktir. İzopropil, uzun süre harici olarak kullanılsa bile böbrek hasarına neden olur. Elin kısa süreli maruz kalması veya buharın birkaç dakika solunması sözde tehlikeli değildir ancak etanol kesinlikle daha az tehlikelidir. Lahanayı artık koyu renkli olan alkol solüsyonundan bir tülbentten bastırılarak ayrılır ve kırmızılâhana indikatör solüsyonu saklanmak için küçük bir şişeye doldurulur. Herhangi bir sıvının pH’ını test etmek için birkaç damla kırmızılâhana özü eklenir. Kırmızı lahanadan elde edilen indikatör başlangıçta mor renktedir ancak asit veya bazik çözeltilere eklendiğinde renk değiştirir. Lahanada bulunan pigment molekülü flavin veya antosiyanin renk değişimlerinden sorumludur. Kırmızılâhana indikatörüne birkaç damla asidik çözelti (örneğin sirke) eklendiğinde kırmızı veya pembeye (pH 1-2 arasında pembe, pH 3-4 arasında koyu kırmızı, pH 5-6 arasında menekşe rengi), bazik çözelti (örneğin sabunlu su) eklendiğinde ise mavi veya yeşile ( pH 7-8 arası mavi,9-10 arası mavi-yeşil, pH 11-12 arası yeşilimsi-sarıya) döner. Nötr bir çözeltide kırmızılâhana indikatörü mor rengini korur.
Kırmızılâhana çok iyi bir pH göstergesidir ancak çözeltinin nasıl saklandığına bağlı olarak birkaç hafta veya ay içinde pH’ı belirtme yeteneğini kaybeder. Evde kolayca yapılabilecek daha kararlı pH indikatörleri arasında zerdeçal, turp kabukları, mürver gibi doğal ürünler bulunur. Zerdeçal ve mürver’in yalnızca iki rengi varken, turp pH’ı gösterebilmesi açısından kırmızılâhanaya benzer yani, farklı pH’larda farklı birçok renk ortaya çıkar.
Kırmızı Pancar
Pancarla pH göstergesi elde etmek için pancarlar suda 30-60 dakika haşlanır. Elde edilen rengi mavimsi kırmızı olan su, pancar kullanılarak elde edilmiş doğal bir pH indikatörü görevi görür. Daha koyu bir sıvı istenirse pancar püresi karıştırıp süzülebilir, ancak yalnızca suda kaynatılmış pancarlar harika sonuç verir. Pancar pH indikatör şeritleri, bazik veya alkali çözeltilerdeki renk değişimini asidik çözeltilere göre daha kolay gösterir. Pancar pH indikatörünün rengi 5,7 – 12,2 arasında değişir, pH 10-11’de kırmızı pancar suyunun rengi kırmızıdan sarıya, sarımsı kahverengiye döner. Asit ortamlarda pek fazla renk değişikliği göstermez veya kırmızıdan mavi-mor renge doğru değişir.
Zerdeçal
Zerdeçal, Curcuma longa bitkisinin kökünden elde edilir. Yemek pişirmede kullanılan çok yaygın bir baharat olan zerdeçal, köri tozunun (baharat karışımının) sarı kısmıdır, süpermarketlerin baharat bölümünde bulunabilir. Hint safranı olarak da bilinen zerdeçala parlak sarı rengi veren pigment kurkumin’dir. Zerdeçal indikatörü asit veya bazlara maruz kaldığında renk değiştirir, bu nedenle doğal bir indikatör olarak kullanılabilir. Zerdeçal indikatörü çok dayanıklıdır, uzun yıllar kullanılabilir, daha uzun süre saklamanın en iyi yolu toz halinde saklamaktır. Kullanmak için bir miktar tozu suyla karıştırmak yeterlidir.
Zerdeçal pH indikatör kağıdı, zerdeçal macununun bir filtre kağıdına uygulanması ve kuruduktan sonra asit veya bazları tespit etmek için kullanılabilecek kağıt şeritlerinin kesilmesiyle oluşturulabilir. Zerdeçal PH indikatörü ph 7,4’ün altında sarı renktedir, yani zerdeçal indikatörü asit çözeltilerde renk değiştirmez, sarı renkte kalır veya kahverengimsi sarıya döner. Zerdeçalın rengi tuzlarda da değişmez, bazik çözeltilerle temas ettiğinde (ph 8,6’nın üstünde) ise rengi kırmızıya döner. Koyu kırmızı çözeltiye asit çözeltisi uygulandığında tekrar sarıya veya kahverengimsi sarıya döner. Bir kıyafette körü lekesi olduğunda limon suyu veya sirke eklendiğinde rengi aynı kalır. Zerdeçal, asidik çözeltiyi tanımlamada etkili değildir. Ancak bazik çözeltiyi belirlemede oldukça etkilidir. Kıyafetlerdeki bir köri lekesine sabunlu su uygulandığında lekenin rengi kırmızıya döner çünkü sabun doğada bazik özelliktedir.
Turp Kabukları
Turp ekstraktı kırmızılâhana ekstraktı ile aynı şekilde üretilir. Kısmen dayanıklıdır, birkaç ay kullanılabilir. Birkaç turpun kırmızı kabuğu soyulur ve ardından alkollü su solüsyonu kullanılarak boyası çıkarılır. Turp ekstraktı ile farklı pH’larda farklı renkler gözlenir.
Avrupa Kara Mürveri (Sambucus nigra)
Avrupa kara mürver ağacı, nemli toprakta en iyi şekilde yetişen bir çalıdır ve 5 metre yüksekliğe kadar ulaşabilir ancak bu yüksekliğe ulaşması uzun yıllar alır. Bu çalı Kuzey Amerika’nın daha soğuk bölgelerinde (Kanada ve ABD’nin kuzey eyaletleri) de bulunabilir. Kanada gibi çok fazla kar yağan bölgelerde, mürver ağacının odunu çok güçlü olmadığından ve uzun dallar karın ağırlığı altında kolayca kırılabileceğinden, kar genellikle tam yüksekliğe ulaşmaz. Haziran ayında beyaz çiçekleri ve ağustos ayı civarında küçük siyah görünümlü meyveleri vardır.
Meyvelerin suyu tam olarak turnusol gibi çalışan, bir indikatör oluşturur. Bir avuç dolusu koyu, olgun mürver meyvesi kullanılır ve aynı miktarda su eklenir. Meyveleri suda yaklaşık 2 dakika pişirilir. Bir tülbentten süzülür ve mümkün olduğu kadar fazla meyve suyu elde etmek için sıkılır. Koruyucu olarak sıvıya bir miktar saf alkol (etanol veya propanol) eklenir. Asitsiz bir elişi kâğıdı veya kâğıt havlu meyve suyuyla ıslatıp “turnusol kağıdı” yapmak için kurumaya bırakılabilir. Çoğu kağıt havlu kağıdının asidik olduğu ve bu nedenle kağıt nötr mürver suyu çözeltisinden yapılmaya başlansa bile kırmızı turnusol kağıdı elde edileceği unutulmamalıdır.
Mürver meyveleri zaten hafif asidik (çoğunlukla askorbik asit) yapıdadır. Nötr aralığa getirmek için birkaç damla soda ve su çözeltisi eklenebilir veya olduğu gibi bırakıp daha yüksek pH aralıkları için bir gösterge olarak kullanabilir. Mürver pH indikatörü, ph 4’ün altında kırmızı, ph 7 civarında mor, ph 8’in üstünde mavidir. Görünüşe göre mürver indikatörünün 3 renk seviyesi vardır ama nötr aşağı yukarı kırmızı ve mavinin karışımıdır. Gerçekten açıkça ayırt edilebilen sadece 2 renk vardır. Hem mürver indikatör kağıdı hem de sıvısı oldukça stabildir ve uzun yıllar kullanılabilir.
Yaban Mersini
Yaban mersininin dış kabuğu mürver ile aynı türde pH indikatörü içerir. Mavi rengi elde etmek için meyveleri kaynatılabilir veya dondurulabilir. Muhtemelen en kolay yol dondurulmuş yaban mersini satın almaktır. Yaban mersini suyundan “turnusol kağıdı” yapılabilir ve kağıt uzun yıllar çalışmaya devam eder. Farklı ortamlarda aldığı renkler mürver indikatörü ile aynıdır. İndikatörün rengi pH 2,8 ile 3,2 arasında mavi, daha asidik çözeltilerde kırmızıdır.
Böğürtlen ve Diğer Küçük Meyveler
Böğürtlen, siyah kuş üzümü ( veya siyah frenk üzümü) ve siyah ahududu gibi dutsu, küçük, taneli, sulu meyvelerden de asit-baz indikatörleri elde edilebilir. Bu çözeltiler asidik ortamlarda kırmızı, bazik ortamlarda mavi veya mor (menekşe rengine) döner. Kirazlar ve onların meyve suları da asidik çözeltilerde kırmızı iken bazik çözeltide mavi- mor renge dönerler.
Üzüm Suyu
Üzüm suyu da pH’a tepki olarak renk değiştiren doğal bir indikatördür. Mor ve kırmızı üzümlerden çıkarılan sular, asit veya bazda renk değiştiren özel pigmentler, antosiyaninler içerir. Asitli bir çözeltiye eklendiğinde üzüm suyu pembe veya kırmızıya, bazik bir çözeltiye eklendiğinde yeşile, pH 14’e doğru ilerlerken yoğun bir zeytin yeşiline veya yeşilimsi maviye döner.
Soğan
Kırmızı soğan kabuklarıyla da doğal indikatörler olarak kullanılabilecek çözeltiler hazırlanabilir. Elde edilen bir çözelti asidik ortamlarda pembe, soluk kırmızı tonlarında bir renk verirken, bazik ortamlarda renk aşamalı olarak sarıya ve yeşile dönüşür. Soğanlar aynı zamanda koku indikatörü oldukları için bazik çözeltileri kokusuzdur, soğan kokusu yok olur.
Çiçek Petalleri (Taç Yaprakları)
Renkli çiçeklerin çoğu iyi pH göstergeleridir çünkü renkler antosiyaninler adı verilen suda çözünebilen pigmentlerden kaynaklanmaktadır. Bitkiler antosiyaninleri fotosentez, polen taşıyıcıları ve ayrıca tohumların yayılmasına yardımcı olan hayvanları çiçeklere çekmek ve sıcaklık değişimlerine karşı korunmak için kullanır. İndikatörler çiçeklerin taç yaprakları ezilerek alkollü veya sulu çözeltiler halinde hazırlanabilir.
Gül Petalleri
Ortam nötr olduğunda gül çiçeklerinin petallerinden elde edilen çözeltiler (antosiyaninler içerir) renksizdir. Gül özütüyle oluşturulan indikatör kağıtları asit (pH’ın 4’ten küçük olduğu) bir ortamda kırmızımsı pembeye, bazik bir ortamda ise (pH 7’den itibaren)renk yeşilimsi sarımsı ya da kahverengimsi bir renge(pH 9-12 arasında) döner. Kırmızı güllerin bir indikatör olarak çalışabilmesi nedeniyle endüstriyel alanlardaki asit yağmurunu tespit edebilirler ve kirliliğe karşı koruma görevi görebilirler yani bir kirlilik dedektörü olarak kullanılabilirler.
Çin Gülü
Doğal bir indikatör olan, Çin gülü ya da Japon gülü adıyla tanınan Hibiscus rosa sinensis’in kırmızı renkli taç yapraklarından oluşturulan sulu çiçek ekstraktı bir asit-baz göstergesi olarak işlev görebilir. Çin gülü indikatörü pembe renkli bir çözeltidir. Asitli çözeltilere (limon suyu, sirke ve portakal suyu gibi) eklendiğinde Çin gülü indikatörünün rengi macentaya (koyu pembe), bazik bir çözeltiye (kabartma tozu, sodyum hidroksit veya magnezya sütü gibi ) eklendiğinde ise açık pembeden yeşile döner.
Ortancalar
Ortancalar gibi doğal indikatör olan bazı çiçekler toprağın asitliğini veya bazlığını belirleyebilir. Bu çiçeklerin taç yaprakları (petalleri) toprak asidik(alüminyum gibi metal katyonları bakımından zengin) ise mavi, asitlik azaldıkça veya toprak nötrleştikçe mor tonlarında, toprak bazik ise kırmızı- pembe arasında renklere sahip olur. Rengin yoğunluğu ya da doygunluğu toprakta bulunan asit veya baz miktarına bağlıdır. Oldukça asidik olan topraklarda ortancalar koyu mavi çiçekler verirken, oldukça bazik olan topraklarda koyu pembe çiçekler verir.
Atatürk Çiçeği
Renkli çiçekleri (aslında brakte adı verilen özel yaprakları) olan Atatürk çiçekleri, bir sıvının pH’ını belirtmek için harika bitkilerdir çünkü asitlik değişikliklerine karşı çok hassas olan antosiyanin pigmentleri içerirler. Bitkinin çiçek yapraklarına kırmızı rengini veren bu pigmentlerdir. Koyu renkli Atatürk çiçeğinden kırmızı pigmenti çıkarabilir, bir filtre kağıdına ya da kağıt havluya emdirilip bir sıvının asit mi yoksa baz mı olduğunu test etmek için pH kağıt şeritleri yapmak için kullanılabilir. Ancak Atatürk çiçeğinden elde edilen sıvı bir asit veya baza eklendiğinde antosiyaninin rengi değişecektir. Bu indikatörle genellikle asidik koşullar altında (pH < 7) parlak kırmızı/pembe renk, pH nötr olduğunda (pH =7) mor renk ve pH giderek alkali hale geldiğinde (pH > 7) mavi/yeşil/yeşilimsi sarı/ sarı renkler elde edilir.
Sardunya, mor şakayık, petunya ve sabah sefası, Delphinium (Hezaren çiçeği), zehirli Çuha çiçeği gibi diğer çiçeklerin taç yapraklarından da doğal pH indikatörleri elde edilebilir.
Doğal İndikatörlerin Önemi ve Kullanımı
Zaman zaman bir çözeltinin pH değerini ölçmek gerekir ve bu dijital bir pH-metre kullanılarak ya da pH kağıtları (turnusol veya kısaltılmış yazımı BTB olan bromotimol mavisi gibi bir indikatör çözeltisine batırılmış kurutma kağıdı) kullanılarak yapılabilir. Bu yöntemlerin her ikisi de pahalıdır, pH kağıtları biraz daha ucuz olsa da birçok kişi bunları bulmakta zorluk çeker. Sentezlenen indikatörler aynı zamanda toksik ve tehlikelidir. Doğa bize kaynağa bağlı olarak farklı pH aralıklarında renk değiştiren, antosiyaninler olarak bilinen bitki pigmentleri formunda pH göstergeleri sağlamaktadır.
Bitkilerden elde edilen doğal indikatörlerin kimya ve endüstride, bir çözeltinin pH’ını tanımlamak ve ölçmek, su, toprak ve diğer maddelerin pH’ını izlemek dahil olmak üzere çeşitli kullanımları vardır. Ayrıca gıda, kozmetik ve ilaç gibi bazı ürünlerin üretiminde (ürünlerin pH’ının tüketim için güvenli olmasını veya bir kozmetik ürünün pH’ının ciltte kullanıma uygun olmasını sağlamak amacıyla) kullanılırlar. Doğal indikatör preparatlarının daha az tehlikeli, daha ekonomik, daha kolay bulunabilen ve elde edilebilen, daha dayanıklı, kolay kullanımlı, çevreye zarar vermeyen bir yöntem olması nedeniyle (doğru bir pH değeri sağlamasalar da) dünya çapında pek çok bilim insanı bu alanda önemli çalışmalar yürütmektedir.
Kaynakça:
https://www.turito.com/learn/chemistry/indicators-of-acids-and-bases-grade-10
https://themasterchemistry.com/what-are-natural-indicators/
https://www.vedantu.com/chemistry/natural-indicators-around-us
https://www.kimyadenizi.com/10konu/indikatorler/
https://www.asit.gen.tr/dogal-indikatorler.html
https://www.nkfu.com/indikatorlerin-asit-ve-baz-ortaminda-renk-degistirmesi/
https://tr.eferrit.com/ev-ve-bahce-ph-goestergeleri/
Yazar: Müşerref ÖZDAŞ