Lakmus

Lakmus (, ) on eräistä jäkälälajeista uuttamalla saatu värillisten aineiden seos, jota käytetään kemiallisessa tutkimuksessa yleisesti pH-indikaattorina liuoksen happamuuden tai emäksisyyden toteamiseksi. Sitä voidaan käyttää joko spriihin liuotettuna ("lakmustinktuuri"), jolloin sitä sekoitetaan tutkittavaan liuokseen, tai imeytettynä huokoiseen paperiin ("lakmuspaperi"), joka kastetaan tutkittavaan liuokseen. Sellaisenaan lakmus on violetin väristä, mutta se muuttuu happamien aineiden vaikutuksesta punaiseksi, emäksisten aineiden vaikutuksesta siniseksi.
Historia.
Ensimmäisenä lakmusta käytti tiettävästi 1300-luvulla espanjalainen Arnaldus de Villa Nova, mutta yleiseen käyttöön lakmustesti tuli vasta noin kaksisataa vuotta myöhemmin. Silloin sitä valmistettiin etupäässä Alankomaissa ja sen nimi johtuu mahdollisesti hollannin kielen sanasta "lakmaes", joka tarkoittaa "lakkamassaa". Sen englanninkielinen nimi "litmus" johtuu kuitenkin todennäköisesti muinaisskandinaavisesta sanasta "litmosi", joka tarkoittaa "sammalväriä".
Vuonna 1663 Robert Boyle suorastaan määritteli hapon aineeksi, jolla on hapan maku ja joka muuttaa lakmuksen punaiseksi. Samalla hän määritteli myös emäkset niiden muutamien ominaisuuksien perusteella, joista yksi oli niin ikään niiden aikaansaama lakmuksen värin muutos.
Valmistus.
Lakmusta voidaan valmistaa monista jäkälälajeista. Ennen sitä valmistettiin ainoastaan "Roccella tinctoria" -jäkälästä. Nykyisin sitä valmistetaan useista muistakin, joista tärkeimpiä ovat afrikkalainen "Roccella montagnei" ja kalifornialainen "Dendrographa leucophoea". Ainakin aikaisemmin sitä on valmistettu myös "Ramalia"- ja "Usnea"-lajeista. Heikompilaatuisia laksmusvärejä saadaan myös "Variolaria"-, "Lecanora"- ja "Parmelia" -sukujen jäkälistä.
Lakmuksen valmistusmenetelmä on pitkään pidetty salassa. Kalifornian yliopiston (Santa Barbaran) verkkosivujen mukaan sitä valmistetaan upottamalla jäkäliä natrium­karbonaatin ja ammoniakin liuokseen, jota hämmennetään aika ajoin, jolloin niiden väri noin neljässä viikossa muuttuu punaisesta ensin violetiksi ja lopulta siniseksi. Sen jälkeen jäkälät kuivataan ja jauhetaan. Tässä vaiheessa ne sisältävät lakmusta sekä orseiiniväriaineita. Orseiini poistetaan uuttamalla se etanolilla, jolloin jäljelle jää puhdas lakmus. Lopuksi se sekoitetaan värittömin aineisiin kuten kalkkiin tai kipsiin. Lakmuspaperia saadaan imeyttämällä näin saatua ainetta huokoiseen paperiin.
Käyttö.
Lakmusta käytetään etupäässä indikaattorina liuosten happamuuden tai emäksisyden toteamiseen, sillä sininen lakmuspaperi muuttuu happojen vaikutuksesta punaiseksi ja punainen lakmuspaperi emästen vaikutuksesta siniseksi. Lämpötilassa 25C värin muutos tapahtuu liuoksen pH:n ollessa välillä 4,5–8,3. Neutraalina lakmus on violetin väristä. Kosteaa lakmus­paperia voidaan käyttää myös sellaisten vesiliukoisten kaasujen toteamiseen, joiden liuos on selvästi hapan tai emäksinen: tällöin kaasu liukenee lakmuspaperissa olevaan veteen ja muodostuva liuos vaikuttaa sen väriin. Esimerkiksi ammoniakki, jonka vesiliuos on emäksinen, muuttaa lakmus­paperin siniseksi. 
Lakmusta voidaan käyttää myös liuoksena, jonka väri muuttuu samalla tavalla. Happamaan liuokseen sekoitettuna lakmusliuos on punaista, emäksiseen liuokseen sekoitettuna sinistä.
Lakmuspaperin väri voi kuitenkin muuttua muidenkin kemiallisten reaktioiden kuin happo-emäsreaktion vaikutuksesta. Esimerkiksi kloorikaasu muuttaa sen valkoiseksi, koska tällöin syntyy valkaisuaineena toimivia hypokloriitti-ioneja. Tämä reaktio on palautumaton, joten tässä tilanteessa lakmus ei toimi indikaattorina.
Koostumus.
Lakmuksen CAS-numero on 1393-92-6, ja se sisältää noin 10–15 erilaista värillistä ainetta. Sen kaikki komponentit ovat todennäköisesti samoja kuin sitä muistuttavassa orseiinissa, mutta niitä on eri suhteessa. Sen tärkeimpien ainesten molekyylipainot ovat noin 3000 atomimassayksikköä. Lakmuksen indikaattori­ominaisuudet johtuvat sen sisältämästä kromoforista, 7-hydroksifenoksatsonista. Muita lakmuksessa esiintyviä aineita ovat erytrolitmiini eli erytroleiini, atsolitmiini, spaniolitmiini, leuko-orseiini ja leukoatsolitmiini. 
Vaikutusmekanismi.
Indikaattorit ovat heikkoja proto­lyyttejä, joiden väri muuttuu protonin siirron yhteydessä. Punaisena lakmus sisältää erästä heikkoa kahdenarvoista happoa. Kun se joutuu kosketukseen emäksisen aineen kanssa, siitä erkanevat vetyionit reagoivat emäksen kanssa. Tällöin muodostuu alkuperäistä happoa vastaava konjugoitu emäs, joka on väriltään sinistä, ja näin ollen kostea punainen lakmuspaperi muuttuu emäksisissä olosuhteissa siniseksi.