酸堿指示劑是一些有機弱酸或弱堿,這些弱酸或弱堿與其共軛堿或共軛酸具有不同的顏色。
現(xiàn)以酚酞指示劑為例加以說明。
酚酞是一有機弱酸,其Ka=6×10-10,它在溶液中醫(yī)|學教育網(wǎng)搜集整理的離解平衡可用下式表示:
從離解平衡式可以看出,當溶液由酸性變化到堿性,平衡向右方移動,酚酞由酸式色轉(zhuǎn)變?yōu)閴A醫(yī)|學教育網(wǎng)搜集整理式色,溶液由無色變?yōu)榧t色;反之,由紅色變?yōu)闊o色。
以HIn代表弱酸性指示劑,其離解平衡可用下式表示:
由此可見,酸堿指示劑的變色和溶液的pH值相關?,F(xiàn)以弱酸性指示劑為例來討論指示劑的變色與溶液pH值之間的數(shù)量關系。已知弱酸性指示劑在溶液中的離解平衡為:
式中KIn為指示劑的離解平衡常數(shù),通常稱為指示劑常數(shù)。
在一定溫度下,酸堿指示劑KIn是一個常數(shù)。因此,溶液的顏色就完全決定于溶液的pH值。
溶液中指示劑顏色是兩種不同顏色的混合色。當兩種顏色的濃度之比是10倍或10倍以上時,我們只能看到濃度醫(yī)|學教育網(wǎng)搜集整理較大的那種顏色。一般認為,能夠看到顏色變化的指示劑濃度比[In-]/[HIn]的范圍是1/10~10。如果用溶液的pH值表示,則可表示為:
當pH值在pKIn-1以下時,溶液只顯指示劑的酸式色;
pH值在pKIn+1以上時,只顯其堿式色。
當pH在pKIn-1到pKIn+1之間時,才能看到指示劑的顏色變化情況,故指示劑的變色范圍為: pH=pKIn±1
因此,根據(jù)理論上推算,指示劑的變色范圍是兩個pH單位。