4-4酸碱指示剂（讲义）-《分析化学》同步教学（华中科技大学出版社）

酸碱指示剂的变色原理 　　酸碱指示剂一般都是结构比较复杂的有机染料，它们本身是极弱的有机酸或有机碱，或是既表现为弱酸又表现为弱碱的两性物质。它们的分子和电离出的离子，由于结构不同而显不同的颜色。在溶液中分子与离子间保持平衡。当溶液pH改变时，平衡发生移动而引起颜色的变化。 　　例如：酚酞为一有机弱酸，用通式HIn代表，它未电离的分子HIn为无色，电离生成的阴离子In-为红色。在水溶液中存在着下列电离平衡： 　　在酸性溶液中，平衡向左移动，HIn浓度增加，溶液显无色。在碱性溶液中，H+与OH-结合成水，平衡就向右移动，In-浓度增大，溶液显红色。 　　根据质量作用定律，达到平衡时，HIn分子与H+和In-离子的浓度之间有如下关系： 　　KHIn是指示剂的电离常数，简称指示剂常数。它决定于指示剂的本性，在定温下是定值。酚酞指示剂的颜色是由In-与未电离的HIn的相对量决定的，其浓度比与KHIn和[H+]两因素有关。由于在定温下KHIn是定值， 　　比值的变化，从而影响指示剂的颜色。 　　微小变化，因而指示剂的颜色也随着发生很小的改变，但肉眼并不那么敏锐，察觉不出。一般地说，当[In-]=10[HIn]时，人眼便只看到In-的颜色，当[HIn]=10[In-]时，只看到HIn的颜色。在这两个比值之间，看到的是逐渐变化的中间色，这就是指示剂的变色范围。 　　各取负对数：pH=-lgKHIn±1，即pH=pKHIn±1。因此，pH=pKHIn±1，就是指示剂变色的pH范围。一般地说，指示剂变色的pH范围在pKHIn左右各1个pH单位，但由于人眼对不同颜色的敏感程度有差异，因此变色范围在pKHIn左右可略大于或略小于1个pH单位。例如酚酞（pK=9.1）的红色在无色中很易察觉，而无色在红色中较难察觉，因此它的变色范围在pK大的一面比较小些，而在pK小的一面反而大些，其变化范围是pH=8.0～10.0。pH＜8为无色，pH＞10为红色。 　　不同指示剂各有它的变色范围，在教科书或化学手册上可以查到。 　　将指示剂滴入被测溶液中，从指示剂显示的颜色便可判断溶液的pH范围。例如，一溶液滴入酚酞时为无色，滴入甲基橙时显黄色，则这溶液的pH在4.4～8.0之间。除使用指示剂溶液外，还常把指示剂溶液浸透在滤纸条上，晾干后制成pH试纸。例如常用的石蕊试纸能粗略地测出溶液是酸性还是碱性。若要较精确地测出溶液的pH，可使用由多种指示剂混合液浸制成的试纸，例如“广泛pH试纸”，在pH0～14的范围内，不同pH时试纸显示不同颜色，预先制成标准色版，将试纸接触被测溶液后显示的颜色与标准色版比较：就可以知道溶液的pH。 酸碱指示剂(291～298K) 溶液的组成 变色pH范围 颜色变化 溶液配制方法 甲基紫 (第一变色范围) 0.13～0.5 黄～绿 1g·L-1或0.5g·L-1的水溶液 苦味酸 0.0～1.3 无色～黄色 1g·L-1水溶液 甲基绿 0.1～2.0 黄～绿～浅蓝 0.5g·L-1水溶液 孔雀绿 (第一变色范围) 0.13～2.0 黄～浅蓝～绿 1g·L-1水溶液 甲酚红 (第一变色范围) 0.2～1.8 红～黄 0.04g指示剂溶于100mL50％乙醇中 甲基紫 (第二变色范围) 1.0～1.5 绿～蓝 1g·L-1水溶液 百里酚蓝 (麝香草酚蓝) (第一变色范围) 1.2～2.8 红～黄 0.1g指示剂溶于100mL20％乙醇中 甲基紫 (第三变色范围) 2.0～3.0 蓝～紫 1g·L-1水溶液 茜素黄R (第一变色范围) 1.9～3.3 红～黄 1g·L-1水溶液 二甲基黄 2.9～4.0 红～黄 0.1g 或0.01g 指示剂溶于100mL90％乙醇中 甲基橙 3.1～4.4 红～橙黄 1g·L-1水溶液 溴酚蓝 3.0～4.6 黄～蓝 0.1g指示剂溶于100mL20％ 乙醇中 刚果红 3.0～5.2 蓝紫～红 1g·L-1水溶液 茜素红S (第一变色范围) 3.7～5.2 黄～紫 1g·L-1水溶液 溴甲酚绿 3.8～5.4 黄～蓝 0.1g指示剂溶于100mL20％乙醇中 甲基红 4.4～6.2 红～黄 0.1g或0.2g指示剂溶于100mL60％乙醇中 溴酚红 5.0～6.8 黄～红 0.1g或0.04g指示剂溶于100mL20％乙醇中 溴甲酚紫 5.2～6.8 黄～紫红 0.1g指示剂溶于100mL20％乙醇中 溴百里酚蓝 6.0～7.6 黄～蓝 0.05g指示剂溶于100mL20％乙醇中 中性红 6.8～8.0 红～亮黄 0.1g指示剂溶于10