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酸堿指示劑的變色原理是什么？

實(shí)驗(yàn)室k / 2019-07-06

以酸堿中和反應(yīng)為基礎(chǔ)的滴定分析法，稱(chēng)為酸堿滴定法，也稱(chēng)為中和法。它所依據(jù)的反應(yīng)是酸中的氫離子和堿中的氫氧根離子結(jié)合生成水分子的反應(yīng)。

H+＋OH- ?H2O

一般的酸、堿以及能夠與酸、堿直接或間接起反應(yīng)的物質(zhì)，幾乎都可以利用酸堿滴定法進(jìn)行測(cè)定。所以酸堿滴定法是最重要和應(yīng)用最廣泛的基本滴定分析方法之一。

中和反應(yīng)一般不發(fā)生任何外觀的變化，在滴定中須選用適當(dāng)?shù)闹甘緞?，借其顏色的變化顯示等當(dāng)點(diǎn)的到達(dá)，然而，在中和反應(yīng)中，不僅僅是H+與OH-離子反應(yīng)生成H2O，同時(shí)還有鹽的生成。不同類(lèi)型的鹽在水中水解的情況不同，因而各種不同類(lèi)型的滴定在等當(dāng)點(diǎn)時(shí)的pH值也不相同。為了正確地確定等當(dāng)點(diǎn)的到達(dá)，我們必須掌握中和法所用指示劑的變色原理、變色范圍以及滴定過(guò)程中溶液pH變化的情況，以便能夠正確地選用指示劑，獲得準(zhǔn)確的分析結(jié)果。

需要指出的是，判斷終點(diǎn)并不一定都要用指示劑，還可以用其它方法來(lái)確定。

常用的酸堿指示劑是一些有機(jī)的弱酸或弱堿，它們?cè)谌芤褐心芑蚨嗷蛏俚仉婋x成離子，而且在電離的同時(shí)，本身的結(jié)構(gòu)也發(fā)生改變，并且呈現(xiàn)不同的顏色?，F(xiàn)以常用的酸堿指示劑酚酞為例加以說(shuō)明。

酚酞是一種有機(jī)弱酸，它的離解常數(shù)Ka＝6×10(-10次方)。它在溶液中的電離平衡可用下式表示：

為簡(jiǎn)化起見(jiàn)，以HIn代表酚酞指示劑的酸式(無(wú)色)，In-代表酚酞指示劑的堿式(紅色)，則上式可表示如下：

由于酚酞的酸式是無(wú)色的，所以在酸性溶液中不顯色，但在溶液中加入堿時(shí)，平衡向右移動(dòng)，當(dāng)溶液中堿色I(xiàn)n-增加到一定濃度時(shí)，溶液即顯紅色。

同理，如以InOH代表弱堿型指示劑，其電離平衡可用下式表示：

InOH ?In+＋OH-

甲基橙是個(gè)兩性物質(zhì)，其Ka＝4×10(-4次方)，Kb＝2×10(-12次方)，主要表現(xiàn)為弱酸。但用做指示劑的是甲基橙的鈉鹽，故屬于弱堿型指示劑。它在酸或堿的作用下，變化如下：

在此平衡系統(tǒng)中加酸，則平衡向右移動(dòng)，酸式離子增加，溶液変為紅色；如果加堿，則上述平衡向左移動(dòng)，堿式離子增加，溶液變?yōu)辄S色。通常0.1％甲基橙溶液因酸式濃度較大而顯橙紅色。

綜上所述，酸堿指示劑的變色是與溶液的pH值有密切關(guān)系的。

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