Каждому школьнику хорошо знаком лакмус — с его помощью определяют кислотность среды. Это вещество явля­ется кислотно-основным индикатором, т. е. обладает способностью обратимо изменять окраску в зависимости от кис­лотности раствора: в кислой среде лак­мус становится красным, а в щелоч­ной — синим. В нейтральной среде цвет лакмуса фиолетовый — это сочетание равных количеств синего и красного. Хотя лакмус уже в течение несколь­ких столетий верно служит людям, его состав так до конца и не изучен. В этом нет ничего удивительного: ведь лак­мус — это сложная смесь природных соединений. Он был известен уже в Древнем Египте и в Древнем Риме, где его использовали в качестве фиолето­вой краски — заменителя дорогостоя­щего пурпура. Затем рецепт приготов­ления лакмуса оказался утерян. Лишь в начале XIV в. во Флоренции вновь бы­ла открыта фиолетовая краска орсейль, тождественная лакмусу, причём способ её приготовления в течение многих лет держали в секрете.

При переходе от кислой среды к щелочной окраска лакмуса меняется с красной на синюю.

Готовили лакмус из специальных ви­дов лишайников. Измельчённые лишай­ники увлажняли, а затем добавляли в эту смесь золу и соду. Приготовленную та­ким образом густую массу помешали в деревянные бочки, добавляли мочу и вы­держивали длительное время. Постепен­но раствор приобретал тёмно-синий цвет. Его упаривали и в таком виде применяли для окрашивания тканей. В XVII столетии производство орсейли было налажено во Фландрии и Голлан­дии, а в качестве сырья использовали ли­шайники, которые привозили с Канар­ских островов.

Похожее на орсейль красящее веще­ство было выделено в XVII в. из гелио­тропа — душистого садового растения с тёмно-лиловыми цветками.

Знаменитый физик и химик XVII в. Роберт Бойль писал о гелиотропе: «Пло­ды этого растения дают сок, который при нанесении на бумагу или материю име­ет сначала свежий ярко-зелёный цвет, но неожиданно изменяет его на пурпурный. Если материал замочить в воде и отжать, вода окрашивается в винный цвет; такие виды красителя (их обычно называют «турнесоль») есть у аптекарей, в бакалей­ных лавках и в других местах, которые служат для окраски желе, или других веществ, кто как хочет». С того времени орсейль и гелиотроп стали использовать в химических лабораториях. И лишь в 1 704 г. немецкий учёный М. Валентин назвал эту краску лакмусом.

Сегодня для производства лакмуса измельчённые лишайники сбраживают в растворах поташа (карбоната калия) и аммиака, затем в полученную смесь добавляют мел или гипс. Считается, что красящими веществами лакмуса яв­ляются индофенолы, которые в кис­лой среде существуют в катионной форме, а в щелочной — в анионной, например:

В некоторых странах краску, сход­ную с лакмусом, добывали и из других растений. Простейшим примером служит свекольный сок, который также из­меняет цвет в зависимости от кислот­ности среды.

В сильнокислой среде индикатор метиловый оранжевый имеет красную окраску, в слабокислой и нейтральной — оранжевую, а в щелочной — жёлтую.

Метиловый оранжевый в щелочной среде.

В XIX в. на смену лакмусу пришли более прочные и дешёвые синтетиче­ские красители, поэтому использование лакмуса ограничивается лишь грубым определением кислотности среды. Для этой цели служат полоски фильтроваль­ной бумаги, пропитанные раствором лакмуса. В аналитической практике применение лакмуса ограничено тем, что по мере полкисления он изменяет окраску постепенно, а не в узком ин­тервале рН, как многие современные индикаторы. На смену лакмусу в анали­тической химии пришёл лакмоид — краситель резорциновый синий, кото­рый отличается от природного лакмуса по  строению,   но  сходен  с  ним  по окраске: в кислой среде он красный, а в щелочной — синий.

При увеличении рН до 8—8,5 окраска фенолфталеина изменяется с бесцветной на малиновую.

В наши дни известны несколько сот кислотно-основных индикаторов, ис­кусственно синтезированных начиная с середины XIX в. С некоторыми из них можно познакомиться в школьной хи­мической лаборатории. Индикатор ме­тиловый оранжевый (метилоранж) в кислой среде красный, в нейтральной — оранжевый, а в щелочной — жёлтый. Более яркая цветовая гамма свойствен­на индикатору тимоловому синему: в кислой среде он малиново-красный, в нейтральной — жёлтый, а в щелочной — синий. Индикатор фенолфтале­ин (он продаётся в аптеке под названи­ем «пурген») в кислой и нейтральной среде бесцветен, а в щелочной имеет малиновую окраску. Поэтому фенол­фталеин используют лишь для опреде­ления щелочной среды. В зависимости от кислотности среды изменяет окраску и краситель бриллиантовый зелёный (сто спиртовой раствор используется как дезинфицирующее средство — «зе­лёнка»). Для того чтобы проверить это, надо приготовить разбавленный раст­вор бриллиантового зелёного: налить в пробирку несколько миллилитров воды и добавить в неё одну-две капли аптеч­ного препарата. Раствор приобретёт красивый зелёно-голубой цвет. В силь­нокислой среде его окраска сменится жёлтой, а в сильнощелочной раствор обесцветится.

Однако наиболее часто в лабора­торной практике используется универ­сальный индикатор — смесь нескольких кислотно-основных индикаторов. Он позволяет легко определить не только характер среды (кислая, нейтральная, щелочная), но и значение кислотности (рН) раствора.

Индикатор тимоловый синий в кислой среде имеет малиново-красную, в нейтральной — жёлтую, а в щелочной — синюю окраску