第三节　酸碱指示剂

一、酸碱指示剂的作用原理

能够利用本身颜色的改变来指示溶液pH变化的指示剂，称为酸碱指示剂。

酸碱指示剂是一类结构较复杂的有机弱酸或有机弱碱，它们在溶液中能部分电离成指示剂的离子和氢离子（或氢氧根离子）。由于结构上的变化，它们的分子和离子具有不同的颜色，因而在pH不同的溶液中呈现不同的颜色。常见的酸碱指示剂有酚酞、甲基红、甲基橙、中性红等等。

例如甲基橙在水溶液中有如下解离平衡和颜色变化：

可以看出，增大溶液的[H+]平衡向右移动，甲基橙主要以酸式结构存在，溶液呈红色；减少溶液的[H+]，甲基橙主要以碱式结构存在，溶液呈黄色。

二、变色范围和变色点

指示剂颜色的改变，是由于溶液的pH变化，引起指示剂分子结构的改变，因而显示出不同的颜色，但是并不是溶液的pH稍有变化或任意改变，都能引起指示剂颜色的变化，指示剂的变色是在一定pH范围内进行的。

酸碱指示剂多是弱的有机酸或有机碱，其共轭酸碱对具有不同的结构，且颜色不同。现以HIn表示指示剂酸式结构，以In-表示指示剂碱式结构，则有如下的转化：

HInH++In-

增大[H+]，则平衡向左移动，指示剂主要以酸式结构存在，溶液呈酸式色，减少溶液的[H+]，指示剂主要以碱式结构存在，溶液呈碱式色。

当[H+]=KHIn时，，即有[In-]=[HIn]，溶液表现出酸式色和碱式色的中间色，因此把pH=pKa的这一个点称为指示剂的理论变色点。

一般情况下，若观察到的是碱式结构（In-）的颜色，若时，观察到的是酸式结构（HIn）的颜色；当，可在In-的颜色中稍稍看到HIn的颜色，此时pH=pKHIn+1；当时，可在HIn的颜色中稍稍看到In-的颜色，此时pH=pKHIn-1。

由上述讨论可知，指示剂的理论变色范围为pH=pKHIn±1，指示剂的理论变色范围应为2个pH单位。但实际观察到的大多数指示剂的变色范围不是2个pH单位，上下略有变化，且指示剂的理论变色点不是变色范围的中间点。这是由于人眼对不同颜色的敏感程度不同，再加上两种颜色互相掩盖而导致的。常见酸碱指示剂列于表2-4中。

表2-4　常见酸碱指示剂