1. 指示剂的变色原理

能通过颜色变化指示溶液酸碱性的物质称为酸碱指示剂，如石蕊、酚酞和甲基橙等，在酸中和碱中显示出不同的颜色从而指示溶液的酸碱性。

酸碱指示剂一般是弱的有机酸，其能够指示溶液的酸碱性是因为溶液的酸碱性不同时指示剂分子的解离平衡发生移动，未解离的分子和解离产物具有不同的颜色，从而使溶液因指示剂解离程度不同而具有不同的颜色。

若用HIn表示有机弱酸指示剂分子，其解离平衡为

分子HIn和酸根In^-显示不同的颜色。当体系中H⁺的浓度大时，指示剂以HIn形态居多，这时显分子的颜色，例如甲基橙分子显红色；当体系中OH^-的浓度大时，指示剂以In^-形态居多，这时显酸根的颜色，例如甲基橙的酸根显黄色。

2. 指示剂变色点和变色范围

不同的指示剂指示的pH范围不同。例如，甲基橙的变色范围是pH3.2～4.4，酚酞的变色范围是pH8.2～10。指示剂的变色范围是由指示剂的解离平衡常数决定的。例如

平衡常数

若溶液中分子和酸根的量相等，[HIn]=[In^-]，溶液显二者的混合颜色。此时溶液中Ka^Θ=[H⁺]，指示剂的理论变色点为
pH=pKa^Θ

当品≥0时，指示剂主要以酸根In-的形式存在，溶液显酸根的颜色；

当品≤0时，指示剂主要以分子HIn的形式存在，溶液显分子的颜色。

因此，指示剂的理论变色范围为

pH=pKa^Θ±1

由于颜色的掩盖能力和人眼对不同颜色的敏感程度不同，实际的变色范围要有一点偏差。例如，甲基橙的理论变色范围为pH2.4～4.4，由于红色(分子的颜色)掩盖能力远强于黄色(酸根的颜色)，故实际变色范围是pH3.2～4.4。

选用指示剂时应当根据实际情况，仔细查找手册选用变色范围合适的指示剂。

相关链接：多元弱酸的解离

文章来源：《无机化学核心教程（第二版）》

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