常用指示剂及其原理与应用场景

指示剂是化学试剂中的一种，用于滴定分析中确定或指示滴定终点和环境检测中检验有害物。其基本应用原理是：在一定介质条件下，其颜色能发生变化，能产生混浊或沉淀以及有荧光现象等，利用这些现象起到指示作用。指示剂一般分为酸碱指示剂、氧化还原指示剂、金属指示剂、吸附指示剂等。

在各类滴定过程中，随着滴定剂的加入，被滴定物质和滴定剂的浓度都在不断变化，在计量点附近，离子浓度会发生较大变化。能够对这种离子浓度变化作出显示（如改变溶液颜色，生成沉淀等）的试剂就叫指示剂。

1.酸碱指示剂

酸碱指示剂一般是有机弱酸或弱碱，其酸式体及碱式体有不同的颜色。当溶液的pH值改变时，指示剂由于结构的改变而发生颜色的改变，依此指示终点变化。例如，酚酞是一种有机弱酸，当pH值渐渐升高时，酚酞先失去质子H，由酸式结构转化为碱式结构，颜色由无色变为红色；反之，由红色变为无色

甲基橙是一种有机弱碱，变色反应如下：

增大溶液的酸度，甲基橙主要以醌式结构存在，溶液呈红色；降低溶液的酸度，甲基橙主要以偶氮式结构存在，溶液呈黄色。常见指示剂及变色范围见表1-5-5。

表1-5-5 常见指示剂及变色范围

注：表中百分含量均为体积分数。

2.混合指示剂

某些酸碱滴定中pH值变化范围很窄，使用一般指示剂难以判断终点，此时可采用混合指示剂。混合指示剂是利用颜色的互补原理，使终点颜色变化敏锐，有两种配制方法：

（1）将两种或两种以上的指示剂混合 例如，甲基红与溴甲酚绿按一定的比例混合，颜色变化如下：

（2）在某种指示剂中加入一种不随溶液中H⁺浓度变化而改变颜色的惰性染料

由于颜色互补使变色间隔变窄，变色敏锐。几种常用的混合指示剂见表1-5-6。

表1-5-6 几种常用的混合指示剂

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注：表中的百分含量均为体积分数。

3.氧化还原指示剂(www.xing528.com)

氧化还原指示剂是本身具有氧化还原性质的有机化合物，在氧化还原滴定过程中能发生氧化反应。它的氧化型和还原型具有不同的颜色，因此可指示氧化还原滴定终点。

现以Ox和Red分别表示指示剂的氧化型和还原型，其氧化还原半反应如下：

根据能斯特公式得：

E^θ_In为指示剂的条件电极电势。随着滴定体系电势的改变，指示剂氧化型和还原型的浓度比也发生变化，从而使溶液的颜色发生变化。与酸碱指示剂的变化情况相似，氧化还原指示剂变色的电势范围为

当用K₂Cr₂O₇溶液滴定Fe²⁺时，以二苯胺磺酸钠为指示剂，滴定到化学计量点时，稍微过量的K₂Cr₂O₇溶液就使二苯胺磺酸钠由无色的还原型氧化为紫红色的氧化型，以指示终点的到达。一些重要的氧化还原指示剂的条件电极电势及颜色变化见表1-5-7。

表1-5-7 一些重要的氧化还原指示剂的条件电极电势及颜色变化

4.金属指示剂

金属指示剂是一种有机染料，也是一种配位剂，能与某些金属离子反应，生成与其本身颜色显著不同的配位化合物以指示终点。常用的金属指示剂见表1-5-8。

表1-5-8 常用的金属指示剂

（续）

注：表中百分含量为体积分数。

5.吸附指示剂

吸附指示剂是一类有机染料，用于沉淀法滴定。当它被吸附在胶粒表面时，由于形成了某种化合物而导致指示剂分子结构的变化，从而引起颜色的变化。在沉淀滴定中，可以利用它的此种性质来指示滴定的终点。吸附指示剂可分为两大类：一类是酸性染料，如荧光黄及其衍生物，它们是有机弱酸，能解离出指示剂阴离子；另一类是碱性染料，如甲基紫等，它们是有机弱碱，能解离出指示剂阳离子。几种常用的吸附指示剂见表1-5-9。

表1-5-9 几种常用的吸附指示剂

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