酸鹼平衡與滴定

酸鹼指示劑

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想想那種隨溫度變色的心情戒指,只不過這一種讀的是酸度。滴一點進溶液,它的顏色就宣布這液體是酸性還是鹼性,不需要任何儀器。酸鹼指示劑就是這樣一種染料:當酸時是一種顏色,當鹼時是另一種顏色。

從化學上看,指示劑本身就是一種弱酸或弱鹼,其質子化形式和去質子化形式恰好對光的吸收不同,於是看起來是不同的顏色。當周圍的 pH 升過指示劑自己的 pKa 時,染料就從主要呈酸色形式轉變為主要呈鹼色形式。這一變化在以該 pKa 為中心、約兩個 pH 單位的跨度內可見,稱為變色範圍。

指示劑之所以重要,是因為它能不靠儀表就免費、即時地讀出滴定何時到達終點。一個誠實的提醒是:顏色變化標記的是指示劑自己的轉變,而不是真正的化學計量點——選一種變色範圍橫跨滴定那陡峭 pH 跳變的指示劑,才能使終點與化學計量點之間的微小差距(即滴定誤差)小到可以忽略。

酚酞在酸中無色,但在約 pH 8.3 以上變成鮮亮的粉紅色;在裝著酸的燒瓶裡滴一滴,它會一直保持透明,直到加入最後一點鹼,才泛起粉紅,發出終點的信號。

顏色在指示劑的變色範圍內翻轉,而不是在單一 pH 處。

要讓指示劑匹配滴定,而不是匹配中性。對於弱酸-強鹼的滴定,化學計量點是鹼性的,所以酚酞合適,而在 pH 4 附近變色的甲基橙則會過早地發出信號。