酸堿指示劑是一類在其特定的ph值范圍內(nèi),隨溶液ph值改變而變色的化合物,通常是有機(jī)弱酸或有機(jī)弱堿。當(dāng)溶液ph值發(fā)生變化時(shí),指示劑可能失去質(zhì)子由酸色成分變?yōu)閴A色成分,也可能得到質(zhì)子由堿色成分變?yōu)樗嵘煞?;在轉(zhuǎn)變過程中,由于指示劑本身結(jié)構(gòu)的改變,從而引起溶液顏色的變化。指示劑的酸色成分或堿色成分是一對(duì)共軛酸堿。
一、指示劑的變色原理
現(xiàn)以弱酸型指示劑(如*)為例,說明酸堿指示劑的變色 原理。
弱酸型酸堿指示劑在溶液中存在下列平衡:
[h+]=khin*[hin]/[in-]
hin表示弱酸的分子,為酸色成分;in-是弱酸分子離解出h+以后的復(fù)雜離子,為堿色成分。*的酸色成分是無色的,堿色的成分則呈紅色。根據(jù)平衡原理:
[h+]=khin*[hin]/[in]
將等式兩邊各取負(fù)對(duì)數(shù)得:
ph=pkhin+p[hin]/[in]
已知溶液的顏色決定于堿色成分的濃度比值,而此比值又與ph和pkhin值有關(guān)。一定溫度下,對(duì)的某種指示劑,pkhin是一常數(shù)。所以堿色成分與酸色成的濃度比值隨溶液ph值的改變而變化,溶液的顏色也隨之改變。例如,在*指示劑溶液中加入酸時(shí),h+就大量增多,使*的離解平衡向左移動(dòng),這時(shí)酸色成分增多,堿色成分減少,溶液的顏色以酸色為主,*在酸液中是無色的。反之,如向溶液中加堿時(shí),則平衡向右移動(dòng),堿色成分增加,酸色成分減少,溶液的顏色就以堿色為主,*在堿液中是紅色的。所以指示劑可用以指示溶液的酸堿性或測(cè)定溶液的ph值。
上述弱酸指示劑的變色原理,同樣適用于弱堿指示劑。