酸碱平衡与滴定

酸碱指示剂

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想想那种随温度变色的心情戒指,只不过这一种读的是酸度。滴一点进溶液,它的颜色就宣布这液体是酸性还是碱性,不需要任何仪器。酸碱指示剂就是这样一种染料:当酸时是一种颜色,当碱时是另一种颜色。

从化学上看,指示剂本身就是一种弱酸或弱碱,其质子化形式和去质子化形式恰好对光的吸收不同,于是看起来是不同的颜色。当周围的 pH 升过指示剂自己的 pKa 时,染料就从主要呈酸色形式转变为主要呈碱色形式。这一变化在以该 pKa 为中心、约两个 pH 单位的跨度内可见,称为变色范围。

指示剂之所以重要,是因为它能不靠仪表就免费、即时地读出滴定何时到达终点。一个诚实的提醒是:颜色变化标记的是指示剂自己的转变,而不是真正的化学计量点——选一种变色范围横跨滴定那陡峭 pH 跳变的指示剂,才能使终点与化学计量点之间的微小差距(即滴定误差)小到可以忽略。

酚酞在酸中无色,但在约 pH 8.3 以上变成鲜亮的粉红色;在装着酸的烧瓶里滴一滴,它会一直保持透明,直到加入最后一点碱,才泛起粉红,发出终点的信号。

颜色在指示剂的变色范围内翻转,而不是在单一 pH 处。

要让指示剂匹配滴定,而不是匹配中性。对于弱酸-强碱的滴定,化学计量点是碱性的,所以酚酞合适,而在 pH 4 附近变色的甲基橙则会过早地发出信号。