ما هو كاشف عباد الشمس؟

إن كاشف عباد الشمس هو الأكثر رواجًا ومعرفة بين الكواشف الكيميائية، ويعتبر كاشف للأس الهيدروجيني، يتغير لون ورقة عباد الشمس في حال تعرضها لمحلول قلوي أو حمضي.

وفي عام 1300م، استخدمت ورقة عباد الشمس  لأول مرة من قبل الكيميائي الإسباني أرنالدوس ده فيلا نوفا، إنّ ورقة عباد الشمس أو Litmus وهي كلمة من أصل نرويجي تعني صبغ أو لون، وهي عبارة عن مزيج قابل للذوبان يستخرج من الأشنات وخاصة روسلا تينكوتوريا، أي خليط من الأصباغ الطبيعية من 10-15 صبغة استخلصت من الأشنات، وتمتص هذه الأصباغ على ورقة ترشيح، وتعتبر ورقة عباد الشمس أحد أقدم الطرق لمعرف PH محلول مائي، وهي نوع من أنواع ورق الأس الهيدروجيني، ولا يمكن الإشارة لجميع أوراق الأس الهيدروجيني بأورق عباد الشمس، يختبر ورق عباد الشمس عن طريق وضع قطرة صغيرة من العينة المراد اختبارها عليه، أو وضع ورقة عباد الشمس في عينة صغيرة من المحلول المطلوب، ويجب الحذر من وضع الورقة في العينة كاملة لتجنب تلوثها بالأصباغ الكيميائية الموجودة في ورقة عباد الشمس.

يمكن استخدام أصباغ عباد الشمس بدلًا من الورق وهي عبارة عن أصباغ مركزة، يكون المحلول أحمر في الظروف الحمضية، وفي الظروف القاعدية يكون المحلول أزرق، فيحول محلول عباد الشمس المحلول الحامضي للون الأحمر، وإذا أردنا تعديل الأس الهيدروجيني لهذا المحلول نستطيع إضافة مادة قلوية تدريجيًا حتى يصبح لونها بنفسجي ويكون PH =7 أي معتدلًا، وإذا استمريت بإضافة المحلول القلوي يصبح المحلول قاعدي ويتحول محلول عباد الشمس للون للأزرق.

يكون لون ورق عباد الشمس إما أحمر أو أزرق، ففي حال تغير لون ورق عباد الشمس للون الأزرق يدل للقلوية أي أكثر من 8.3، أما تحول لون ورق عباد الشمس للأحمر يدل أن الوسط حامضي أقل من 4.5، أما إذا كان لون الورقة لون ارجواني فهو يدل أن الوسط أقرب للحيادية أي وسط معتدل PH.

يستخدم ورق عباد الشمس في أغلب الأحيان لإجراء اختبارات الرقم الهيدروجيني للسوائل المائية وبعض أنواع الغازات، في حال اختباره للغازات يجب أن تكون الورقة مبللة بالماء المقطر قبل تعريضها للغاز، وتتغير الورقة كاملة لأن السطح كاملًا معرض للغاز، فعند تعريض هذه الأوراق لغاز الأمونيا يتلون باللون الأزرق فالوسط قلوي، كما أن الغازات المحايدة لا تغير لون ورقة عباد الشمس كالأوكسجين والهيدروجين، أما بالنسبة للأس الهيدروجيني للسوائل غير المائية كالزيت النباتي مثلًا لا يمكن لورق عباد الشمس قياس الأس الهيدروجيني، يمكن إعادة استخدام ورقة عباد الشمس التي تغيرت من اللون الأحمر للون الأزرق كورقة عباد الشمس الزرقاء، ويمكن أيضًا استخدام ورقة عباد الشمس التي تحولت من اللون الأزرق للون الأحمر كورقة عباد شمس حمراء.

ليس مؤشرًا دقيقًا للأس الهيدروجيني لأن قيمة PH  من 4.5 حتى 8.3 يكون لون الورقة واحد وهو اللون القرمزي.

لا يعطي مؤشرًا رقميًا للأس الهيدروجيني، فهو يعطي فقط إذا كان الوسط حامضي أو قلوي.

ممكن أن تتغير الورقة لألوان أخرى غير ألوان التي تؤشر لوسط قاعدي أو حامضي، كتغير الورقة للون الأبيض عند تعرضها لغاز الكلور، وذلك بسبب أيونات هيبوك لوريت التي تبيض الصبغة.

بشكل عام يقيس الأس الهيدروجيني من 0 إلى 14 حيث يعتبر الرقم 0 هو الأشد حمضية، والرقم 14 هو الأشد قلوية، بينما يكون الرقم 7 على الحياد. تشير الأرقام الأقل من 7 إلى أن الوسط حمضي، أما الأرقام الأكبر من 7 فتدل على أن الوسط قلوي. وبمفهوم آخر إن الوسط الذي يملك الرقم الهيدروجيني 1 سيستطيع إعطاء بروتون لجزيء آخر أكثر من الوسط الذي يملك الرقم الهيدروجيني 4.

يكثر استعمال ورق عباد الشمس في مختلف المدارس التعليمة، وذلك لأنه حظي باعتراف واسع، فهو أصبح مرجعًا علميًا للكواشف في المجتمع بشكل عام. يستطيع ورق عباد الشمس الإشارة إلى المادة بأنها حمضية أو قلوية، لكنه لا يستطيع تحديد قيمة الأس الهيدروجيني بدقة، وهذا حال كل الكواشف العامة أو مقاييس الأس الهيدروجيني.

وتتكون الكواشف العالمية من مواد مختلفة، وعند الوصول لقيم pH محددة تتغير ألوانها تبعًا لذلك مما يسمح بمراقبة الأس الهيدروجيني. ويوحد شكلين من الكواشف العالمية حسب طريقة صناعتها، فالأولى تشرب على ورق الأس الهيدروجيني والثانية تصنع في شكل سائل، ويوجد بطاقة ألوان مع كل كاشف تستخدم كمرجع يربط كل لون بدرجة الأس الهيدروجيني.

إن أغلب الكواشف العالمية تصنع بحيث تظهر نتيجة الأس الهيدروجي ضمن قيمتين، ومثال على ذلك، يشير اللون الأخضر إلى درجة pH ما بين 8 إلى 9، هذا يدل على أن الكواشف تستطيع تحديد الرقم الهيدروجيني في عينة ما بشكل كمي ضمن نطاق معين.

إن كاشف عباد الشمس عبارة عن خليط من مواد مكونة من السليللوز الخشبي والأشنات والمركبات المساعدة، ويتكون أساسًا من الورق، ويجب أن يكون الورق المستخدم في صنع ورق عباد الشمس لا يحتوي على أي ملوثات يمكن أن تغير من الرقم الهيدروجيني للعينة التي تقيسها. يصنع ورق عباد الشمس كما باقي الأنواع الأخرى من الورق من السليللوز الخشبي، بحيث تتم معالجة الخشب بالمذيبات مثل مذيب كبريت الصوديوم أو كبريت المغنزيوم، قبل تصنيع الورق لتنظيف الخشب من مادة الراتنج واللجنين.

توجد عدة ألوان لورق عباد الشمس، وذلك حسب الاستخدام المراد به، فالورقة ذات اللون الأزرق تتحول للأحمر في الأوساط الحمضية، أما الورقة ذات اللون الأحمر تتحول للأزرق في الأوساط القلوية، وذلك يحدث في مجال محدد من pH يبلغ من 4.5 حتى 8.3 ويجب أن تكون درجة الحرارة ما يقارب 25 درجة مئوية، أما بالنسبة للمحاليل السائلة فالألوان نفسها حيث اللون إلى أحمر في الوسط الحمضي، وإلى أزرق في الوسط القلوي.

يعتبر ورق عباد الشمس ذو تكلفة منخفضة فيستخدم بشكل واسع في التعليم، كما أنه سهل الاستخدام، ولكن لسوء الحظ فإن العديد من أنواع الأشنات بدء في الإنقراض، وهذا ما يشكل تحديًا خاصًا لمصنعيه.