檢視酸碱指示剂的原始碼

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中文名；酸碱指示剂

含义；用于酸碱滴定的指示剂

发现者；罗伯特·波义耳

分类；硝基酚类、酚酞类
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用于酸碱滴定的指示剂，称为'''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），并且由于结构上的变化，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。<ref>[https://wenku.so.com/d/58efc0d1d862ac592358a12b42a6600d 常见的酸碱指示剂 ],360搜索 , 2018-07-22</ref>

==简介==

酸碱指示剂指的是用于酸碱滴定的[[指示剂]]，英文名称：acid-base indicator。

酸碱指示剂一般是有机弱酸或弱碱，它们的共轭酸碱对具有不同结构而呈现不同颜色。当溶液的pH改变时，指示剂得到质子，由碱式转变为共轭酸式，或失去质子，由酸式转变为共轭碱式，由于其结构的转变而发生颜色的变化。

==发现经过==

酸碱指示剂是检验溶液酸碱性的常用[[化学]]试剂，像科学上的许多其它发现一样，酸碱指示剂的发现是化学家善于观察、勤于思考。勇于探索的结果。

300多年前，英国年轻的科学家罗伯特·波义耳在化学实验中偶然捕捉到一种奇特的实验现象，有一天清晨，波义耳正准备到实验室去做实验，一位花木工为他送来一篮非常鲜美的紫罗兰，喜爱鲜花的波义耳随手取下一块带进了实验室，把[[鲜花]]放在实验桌上开始了实验。当他从大瓶里倾倒出盐酸时，一股刺鼻的气体从瓶口涌出，倒出的淡黄色液体冒着白雾，还有少许酸沫飞溅到鲜花上。他想“真可惜，盐酸弄到鲜花上了”。为洗掉花上的酸沫，他把花用水冲了一下，一会儿发现紫罗兰颜色变红了，当时波义耳感到既新奇又兴奋，他认为，可能是盐酸使[[紫罗兰]]颜色变红色，为进一步验证这一现象，他立即返回住所，把那篮鲜花全部拿到实验室，取了当时已知的几种酸的稀溶液，把紫罗兰花瓣分别放入这些稀酸中，结果现象完全相同，紫罗兰都变为红色。由此他推断，不仅盐酸，而且其它各种酸都能使紫罗兰变为红色。他想，这太重要了，以后只要把紫罗兰花瓣放进溶液，看它是不是变红色，就可判别这种溶液是不是酸。偶然的发现，激发了科学家的探求欲望，后来，他又弄来其它花瓣做试验，并制成花瓣的水或[[酒精]]的浸液，用它来检验是不是酸，同时用它来检验一些碱溶液，也产生了一些变色现象。

他还采集了药草、牵牛花，苔藓、月季花、树皮和各种[[植物]]的根……泡出了多种颜色的不同浸液，有些浸液遇酸变色，有些浸液遇碱变色，不过有趣的是，他从石蕊苔藓中提取的紫色浸液，酸能使它变红色，碱能使它变蓝色，这就是最早的石蕊试液，波义耳把它称作指示剂。为使用方便，波义耳用一些浸液把纸浸透、烘干制成纸片，使用时只要将小纸片放入被检测的溶液，纸片上就会发生颜色变化，从而显示出溶液是酸性还是碱性。今天，我们使用的石蕊、[[酚酞]]试纸、pH试纸，就是根据波义耳的发现原理研制而成的。

后来，随着科学技术的进步和发展，许多其它的指示剂也相继被另一些科学家所发现。

==示剂分类==

常用的酸碱指示剂主要有以下四类：

1、 硝基酚类 这是一类酸性显著的指示剂，如对-[[硝基酚]]等。

2、 酚酞类 有酚酞、百里酚酞和α-萘酚酞等，它们都是有机弱酸。

3、磺代酚酞类 有酚红、甲酚红、溴酚蓝、百里酚蓝等，它们都是有机弱酸。

4、偶氮化合物类 有甲基橙、中性红等，它们都是两性[[指示剂]]，既可作酸式离解，也可作碱式离解。

==用量要求==

碱指示剂应该选用甲基橙作指示剂。

1．双色指示剂的变色范围不受其用量的影响，但因指示剂本身就是酸或碱，指示剂的变色要消耗一定的[[滴定剂]]，从而增大测定的误差。对于单色指示剂而言，用量过多，会使用变色范围向pH值减小的方向发生移动，也会增大滴定的误差。例如：用0.1mol/L NaOH滴定0.1mol/L HAc，pH≈8.5，突跃范围为pH8.70～9.00，滴定体积若为50ml，滴入2～3滴酚酞，大约在pH≈9时出现红色；若滴入10～15滴酚酞，则在pH≈8时出现红色。显然后者的滴定误差要大得多。

指示剂用量过多，还会影响变色的敏锐性。例如：以甲基橙为指示剂，用HCl滴定NaOH[[溶液]]，终点为橙色，若甲基橙用量过多则终点敏锐性就较差。

2．温度和溶剂

温度的变化会引起指示剂电离常数和水的质子自递常数发生变化，因而指示剂的变色范围亦随之改变，对碱性指示剂的影响较酸性指示剂更为明显。不同的溶剂具有不同的介电常数和酸碱性，因而也会影响指示剂的电离常数和变色[[范围]]。

3．指示剂的选择

指示剂选择不当，加之肉眼对变色点辨认困难，都会给测定结果带来误差。

因此，在多种指示剂中，选择指示剂的依据是：要选择一种变色范围恰好在滴定曲线的突跃范围之内，或者至少要占滴定曲线突跃范围一部分的指示剂。这样当滴定正好在滴定曲线突跃范围之内结束时，其最大误差不过0.1%，这是容量分析容许的。

==变色原理==

酸碱指示剂既然都是一些有机弱酸或有机弱碱，那么在不同的酸碱性[[溶液]]中，它们的电离程度就不同，于是会显示不同的颜色。pH试纸则是由多种指示剂混合液制成的，通常情况下pH试纸就显金黄色，pH≈5，可见在制作时，已将指示剂混合液调至弱酸性，并不是中性，这是为了减弱空气中CO2对测定的影响。此外，中和反应时，使用酸碱指示剂只能用2～3滴，也是因为酸碱指示剂都是有机酸或有机碱，用多了会增大误差的。

石蕊和酚酞都是酸碱指示剂，它们是一种弱的有机酸。在溶液里，随着溶液酸碱性的变化，指示剂的分子结构发生变化而显示出不同的[[颜色]]。

石蕊（主要成分用HL表示）在水溶液里能发生如下电离： HL←→H++L-（H+ 红色， L-蓝色）

在酸性溶液里，红色的分子是存在的主要形式，溶液显红色；在碱性溶液里，上述电离平衡向右移动，蓝色的离子是存在的主要形式，溶液显[[蓝色]]；在中性溶液里，红色的分子和蓝色的酸根离子同时存在，所以溶液显紫色。

石蕊能溶于水，且能溶于酒精，变色范围是pH 5.0～8.0

酚酞是一种有机弱酸，它在酸性溶液中，浓度较高时，形成无色分子。但随着溶液中H+浓度的减小，OH-浓度的增大，酚酞结构发生改变，并进一步电离成[[红色]]离子这个转变过程是一个可逆过程，如果溶液中H+浓度增加，上述平衡向反方向移动，酚酞又变成了无色分子。因此，酚酞在酸性溶液里呈无色，当溶液中H+浓度降低，浓度升高时呈红色。酚酞的变色范围是pH 8.0～10.0。

酚酞的醌式或醌式酸盐，在碱性介质中是很不稳定的，它会慢慢地转化成无色的羧酸盐式因此做[[氢氧化钠]]溶液使酚酞显色实验时，要用氢氧化钠稀溶液，而不能用浓溶液。

==影响因素==

在实际中，影响酸碱指示剂变色范围的因素主要有两方面：一种是影响指示剂常数KHln的因素，包括温度、溶剂、溶液的离子强度等，其中温度的影响较大。另一种是影响变色范围宽度的因素，如指示剂用量、滴定程序等，现具体讨论如下。

1．温度温度改变时，指示剂常数KHln及水的离子积KW均有改变，因此[[指示剂]]的变色范围也随之发生改变。例如，18℃时，甲基橙的变色范围为3.1～4.4，而100℃时，变为2.5～3.7。因此，滴定宜在室温下进行。如必须加热，应该将溶液冷却后再进行滴定。

2．溶剂 指示剂在不同溶剂中其pKHln值是不同的，因此在不同溶剂中的变色范围不同。例如，甲基橙在水溶液中pKHln=3.4，在甲醇中pKHln=3.8。

3．中性电解质溶液中性电解质的存在增加了溶液的离子强度，使指示剂常数改变，影响到指示剂的变色范围。此外，某些电解质还具有吸收不同波长光波的性质，会引起指示剂颜色深度、色调及变色灵敏度的改变。所以在滴定溶液中不宜有大量盐类存在。

4．指示剂用量指示剂的用量（浓度）是一个重要因素。对于单色指示剂（如[[酚酞]]、百里酚酞），指示剂的用量对变色范围有较大影响。从指示剂变色的平衡关系看出：

HIn←→H++In-

设指示剂总浓度为c，人眼观察到红色碱式的最低浓度为一固定值a，代入平衡式，则

KHln/[H+]=[In-]/[Hln]=a/(a-c)

式中，KHln是定值，如果c增大了，则[H+]会相应增大，酚酞指示剂将在较低[[pH值]]变色。例如，在50～100ml溶液中加入2～3滴0.1%酚酞，在pH≈9时出现为红色；而在同样条件下，如加入15～20滴酚酞，在pH≈8时就会出现为红色。因此．对单色指示剂须严格控制指示剂用量。

对于双色指示剂，指示剂用量多少不会影响变色范围。但溶液中指示剂的浓度大时可能致使终点时颜色变化不敏锐。另外指示剂本身也要消耗[[滴定剂]]．使滴定误差增大。因此，指示剂用量一般少一些为宜，只要达到变色灵敏度，用量越少越好。

5．滴定程序溶液由浅色滴定到深色时，便于观察终点颜色的变化。所以滴定程序宜是当指示剂颜色由酸式或碱式色变为混合色时，溶液颜色由浅色变化到深色。例如，用酚酞作指示剂，滴定程序一般为用碱滴定酸，终点由无色变为粉[[红色]]，容易辨别。而用甲基橙作指示剂，一般用酸滴定碱，终点由黄色变为橙色，易于辨认。

==常用示剂==

各种不同的酸碱指示剂，具有不同的变色范围，有的在酸性溶液中变色，如[[甲基橙]]、甲基红等；有的在中性附近变色，如中性红、苯酚红等；有的则在碱性溶液中变色，如酚酞、百里酚酞等。几种常用酸碱指示剂及其变色范围列于下表。

==自制方法==

有许多植物色素在不同pH值的溶液里会呈现出不同的颜色。因此，每个[[地方]]都可以就地取材，自制一些酸碱指示剂。下面介绍一些自制的方法：

1.从红萝卜皮中提取酸碱指示剂：刮下红萝卜的红皮后，用95%的酒精浸泡一天左右，过滤取出它的滤液即酸碱指示剂。按检验的需要制作pH1～14的标准液若干个，每个标准液取10ml分置于试管中，再分别加入红萝卜皮浸泡液10滴，塞紧作为比色样品。在某待测溶液中加入红萝卜浸泡液，颜色发生变化后再与比色样品比较，就能确定待测溶液pH值的大致范围。

2. 从紫草中提取酸碱指示剂：取紫草5g，用50%的酒精浸泡一天可得到紫草素的[[紫色]]的酒精溶液即酸碱指示剂。其遇到酸碱的变色与石蕊试液相同。

3. 从紫色卷心菜中提取酸碱指示剂：取约250g紫色[[卷心菜]]，洗净切碎置于不锈钢锅中加水煮沸10分钟，然后过滤冷却置于容器中即可用作酸碱指示剂。其用法可参照上述操作1的方法。

4. 从米苋菜中提取酸碱指示剂：其操作方法同操作3。

5.用咖喱粉制酸碱指示剂：取一药匙咖喱粉，用50%的调成糊状，涂在一块白布的两面上，放置一段时间后用水冲去多余的[[咖喱]]粉，白布被染成黄色，这就制成一块可以多次反复使用的酸碱指示布。它遇碱性溶液时呈红色，遇酸性溶液时呈黄褐色。每次用完后，用水把布上的酸性或碱性[[物质]]漂洗干净，指示布又恢复原来的黄色。可以供下次继续使用。

还有很多植物的色素如月季花、[[菊花]]、[[牵牛花]]等的浸出液都可以制成不同的酸碱指示剂。

== 参考来源 ==
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<center>什么是酸碱指示剂？</center>
</center>
== 参考资料 ==

[[Category: 340 化學總論]]