● 海藻酸（Alginic acid）是由单醣醛酸以线性聚合而成的多醣，单体为β-D-甘露醛酸（β-D-mannuronate, M）和α-L-古罗糖醛酸（α-L-guluronate, G）。M和G单体透过1,4-糖苷键相连成为M-M，G-G或M-G的组合而成多醣。海藻酸钠（Sodium alginate）是海藻酸的M和G之羧酸钠盐，其结构式如图四所示。
图四??海藻酸钠的结构式（请参阅下面网页的Figure 4）
参考网页： The chemistry behind Gaviscon, http://www.chemistryinyourcupboard.org/gaviscon/3
● 在海藻酸钠的液滴表面，透过CaCl2的钙离子取代海藻酸钠的钠离子，在海藻酸钠的聚合物长链之间进行交联作用（cross-linking），而产生海藻酸钙（calcium alginate）。事实上，交联作用的地区仅发生在海藻酸钠G单体之间，这是因为此聚合物长链的锯齿形的地区让钙离子整齐地坐在聚合物链之间，状似“海藻酸筏（alginate raft）”，其结构式如图五所示。由于海藻酸钙的“海藻酸筏”而形成半透膜的胶囊，此胶囊包住海藻酸钠、酸硷指示剂和盐酸。
图五??海藻酸钙之结构式，状似“海藻酸筏”（请参阅下面网页的Figure 5）
参考网页：The chemistry behind Gaviscon, http://www.chemistryinyourcupboard.org/gaviscon/4
交联作用是指聚合物的官能基之间形成本身以外的其它连结，其可以是链与链之间的作用力或键结（如纤维素），也可以是外加离子与链分子间的作用力或键结（如海藻酸钙）。
透过半透膜，硷性氯化钙水溶液中的OH-渗透至化学小蝌蚪的胶囊内部，囊内的H+碰到渗入的OH-，先进行酸硷中和。由于OH-的浓度较高，为过量试剂，因此在酸硷中和之后胶囊内部会含有过量的OH-，而使得指示剂在硷性的环境中呈现各种颜色，于是七彩小蝌蚪便「诞生」了！
● 在红血球的外层也有半透膜，红血球放入水中，水就会透过半透膜进行渗透作用，最后导致半透膜无法负荷而造成红血球爆开。相反地，如果把红血球放入饱和食盐水中，红血球中的水会透过半透膜而渗透到外面的食盐水中，导致红血球本身缺水而萎缩。
● 在市面上，贩售的浓缩香水粒也是使用半透膜胶囊的原理；香水在胶囊中可以减少挥发而能够维持长时间使用。在医学上，为了防止无谓的浪费以及其他副作用，药物也被浓缩在胶囊，而不易散开以达到更有效的药效。在农业上，农药被包覆在胶囊中以半透膜的方式控制其扩散量，而达到更有效的杀虫杀菌并且减少浪费。
● 国外美食界「分子厨艺」料理手法中的鸡尾酒，其实就是利用海藻酸钙而生成的半透膜包覆各种口味的果汁。半透膜颗粒经咀嚼后，里面的汁液会爆开，然后与一同饮入的基底酒混合，就在口中调製成传统的鸡尾酒。
● 七彩化学小蝌蚪中所使用的酚酞（PP）、间-硝基苯酚（NP）和百里酚酞（TP）三种指示剂有一共通点，便是在酸性环境中皆呈现无色。在硷性环境中分别呈现三种原色：红色、黄色和蓝色。利用这三种原色便可调配成红、橙、黄、绿、蓝、靛和紫七种不同的颜色。七彩化学小蝌蚪的七种颜色，有些是单一指示剂的颜色，有些是两种指示剂的混合颜色，指示剂的颜色具有加成性。此三种指示剂的pH值範围与变色，如下表所示。
● 本示範实验使用的酚酞指示剂是一种弱有机酸，当0＜pH＞8.2时，呈无色的内酯式结构，当10＜pH＞8.2时，为红色的醌式结构，其颜色变化的结构式如下图六所示：
图六??酚酞指示剂的颜色变化之结构式
图片来源：Wikipedia, http://en.wikipedia.org/wiki/Phenolphthalein
● 有些植物在不同土壤中会开出不同颜色的花，如：绣球花（硷性：蓝色，酸性：红色）、牵牛花（硷性：蓝色，酸性：红色），这是花青素受到酸硷改变颜色的实例。花瓣、蔬果中的花青素是天然的酸硷指示剂。实验室中常用的石蕊试纸在最初发现时便是从植物中萃取所得。
教学提示
1. 配製海藻酸钠溶液时，使用室温的水中溶解速率很慢，建议使用热水溶解之，最好在演示实验前事先配製好此溶液。
2. 使用较粗的滴管管口，会形成较大只的小蝌蚪，而且较易观察，颜色的持续时间也会较久。
3. 示範时必须注意背景，最好使用白色背景。若背景太杂乱或对比不够强烈，则学生不易观察到七彩的化学小蝌蚪。
4. 大班级最好用1000 mL容量的大烧杯，内装约800-900 mL的硷性氯化钙溶液，学生较易观察。
5. 硷性的氯化钙溶液暴露在空气中的时间过久易生成碳酸钙，使得溶液变得混浊。建议在演示前半小时至一小时才配製，并以保鲜膜封存；若溶液变得混浊，可滴加些许的稀盐酸，并且稍微搅拌促使溶液变为透明澄清为止，不可滴加过多的盐酸。配製酸硷溶液时，应该戴上橡胶手套。海藻酸钠和氯化钙溶液都是无害的，本示範实验无特别的危险性。
6. 虽然这是一个化学示範实验，教师也可以改成有趣的化学实验，让学生亲自动手做。
7. 提醒示範者：现场演示示範实验所展现的变化现象的临场感，以及激发互动讨论的教学效果，比单纯的播放影片好很多。
8. 这个示範实验剩余的溶液可用合适的塑胶瓶装妥并盖紧，其他的溶液和器材可重複使用，最好装在一个标示「彩化学小蝌蚪—半透膜」或放在相似主题的置物箱中备用，方便带到教室上课。
问题和参考答案
1. 指示剂的用处为何？
答：酸硷指示剂可以用来分辨各物质的酸硷性。
2. 为什么钙离子可以抓住海藻酸钠？
答：钙离子带有两个正电，可以与海藻酸钠的羧酸离子结合，进行交联作用而形成海藻酸钙，进而形成半透膜的胶囊。
3. 七彩小蝌蚪如何「诞生」呢？
答：透过半透膜，硷性氯化钙水溶液中的OH-渗透至化学小蝌蚪的胶囊内部，囊内的H+碰到渗入的OH-，先进行酸硷中和。由于OH-的浓度较高，为过量试剂，因此在酸硷中和之后胶囊内部会含有过量的OH-，而使得指示剂在硷性的环境中呈现各种颜色，于是七彩小蝌蚪便「诞生」了！
安全
● 示範这个实验最好戴安全眼镜及可丢弃的手套。
● 示範这个实验实行适当的风险评估是老师的责任。
废弃物处理
● 七彩小蝌蚪含指示剂，此固体物捞起并放入有机物的废弃统中。
● 本实验的液体直接以大量的水沖掉即可。
参考资料
1. Alginate Properties, http://www.openwetware.org/wiki/ ... alginate_properties.
2. Alginic Acid, http://en.wikipedia.org/wiki/Alginic_acid.
3. The chemistry behind Gaviscon, http://www.chemistryinyourcupboard.org/gaviscon/3.
4. Phenolphthalein, Wikipedia, http://en.wikipedia.org/wiki/Phenolphthalein.
5. 化学粉圆和化学毛毛虫，2007白沙化学惊奇秀， http://chemed.ncue.edu.tw/chemdemo/92/CHEMED/3黄尧琮4.pdf。
6. 杯中的彩虹，2007白沙化学惊奇秀， http://chemed.ncue.edu.tw/chemdemo/92/CHEMED/10陈轩弘8.pdf 。
7. 台北晶华酒店推出「梦幻调酒三部曲」，台湾商务新闻通讯社，http://www.taiwanpage.com.tw/news/000015710.html。
