Una cartina di tornasole utilizza la cartina di tornasole per determinare se una sostanza è alcalina o acida. La cartina di tornasole è costituita da una striscia di carta da filtro che è stata trattata con tornasole, una miscela di coloranti estratti dai licheni. Questi coloranti sono indicatori di pH o sostanze che cambiano colore in risposta a un cambiamento di pH. Una cartina di tornasole utilizza acidi e basi deboli per testare acidi e basi più forti. In una tipica cartina di tornasole, una striscia rossa di cartina tornasole diventerà blu se la sostanza testata è basica e una striscia blu diventerà rossa se la sostanza è acida. Nessun cambiamento di colore indica che la sostanza è neutra.
Il pH è una misura della concentrazione di ioni idrossido (OH-) e protoni chiamati ioni idrogeno (H+) in una soluzione. Quando aggiunti all’acqua, gli acidi sono donatori di protoni perché causano un aumento degli ioni idrogeno sciolti. Le basi possono essere pensate come accettori di protoni perché si legano agli ioni idrogeno, causando la dispersione di meno H+ nella soluzione. Il succo di limone, ad esempio, è acido perché aggiunge H+ in soluzione, e l’ammoniaca è basica, o alcalina, perché assorbe gli ioni idrogeno nella miscela. Sia le basi che gli acidi reagiscono prontamente con altre sostanze, motivo per cui l’acido dello stomaco viene prodotto per abbattere il cibo e le basi vengono utilizzate per tagliare lo sporco nei prodotti per la pulizia.
La polvere di tornasole che viene utilizzata per trattare le strisce pH viene estratta dai licheni, un organismo che prospera in un’ampia varietà di climi, compreso l’ambiente estremo della tundra. I licheni sono un organismo composto da relazioni simbiotiche tra funghi e alghe. Dei molti tipi di licheni esistenti, Rocella tinctoria, Dendrographa leucophoea e Decanora tartarea sono le varietà più comunemente infuse nella cartina di tornasole. Le strisce di tornasole sono naturalmente blu e le strisce rosse si creano trattando ulteriormente la striscia con un acido debole.
Una cartina di tornasole mostra solo se una sostanza è acida o basica, non dove cade sulla scala del pH. La scala del pH misura il grado di acidità o alcalinità da zero a quattordici, dove zero è l’acido più forte, quattordici è la base più forte e sette è neutro. Per scoprire quanto è acido o basico un campione, è necessario utilizzare una carta per il pH. La carta per pH viene trattata con un composto chiamato indicatore universale che cambia colore per mostrare dove atterra un campione sulla scala del pH. Se un campione fa diventare rossa la striscia reattiva, il campione si trova tra zero e tre sulla scala del pH. Una striscia gialla indica un campione tra tre e sei, una striscia verde indica un campione neutro, una striscia blu indica una base tra otto e undici e una striscia viola indica una base forte.