醫(yī)用化學(xué):第二節(jié)　酸堿指示劑

酸堿指示劑是一類在其特定的PH值范圍內(nèi)，隨溶液PH值改變而變色的化合物，通常是有機(jī)弱酸或有機(jī)弱堿。當(dāng)溶液PH值發(fā)生變化時(shí)，指示劑可能失去質(zhì)子由酸色成分變?yōu)閴A色成分，也可能得到質(zhì)子由堿色成分變?yōu)樗嵘�成分；在轉(zhuǎn)變過(guò)程中，由于指示劑本身結(jié)構(gòu)的改變，從而引起溶液顏色的變化。指示劑的酸色成分或堿色成分是一對(duì)共軛酸堿。

一、指示劑的變色原理

現(xiàn)以弱酸型指示劑（如酚酞)為例，說(shuō)明酸堿指示劑的變色原理。

弱酸型酸堿指示劑在溶液中存在下列平衡：

HIn表示弱酸的分子，為酸色成分；In-是弱酸分子離解出H+以后的復(fù)雜離子，為堿色成分。酚酞的酸色成分是無(wú)色的，堿色的成分則呈紅色。根據(jù)平衡原理：

或　

將等式兩邊各取負(fù)對(duì)數(shù)得：

或 （3-8)

由式（3-8)可知，溶液的顏色決定于堿色成分的濃度比值，而此比值又與PH和PHHin值有關(guān)。一定溫度下，對(duì)指定的某種指示劑，PHHin是一常數(shù)。所以堿色成分與酸色成的濃度比值隨溶液PH值的改變而變化，溶液的顏色也隨之改變。例如，在酚酞指示劑溶液中加入酸時(shí)，H+就大量增多，使酚酞的離解payment-defi.com/shouyi/平衡向左移動(dòng)，這時(shí)酸色成分增多，堿色成分減少，溶液的顏色以酸色為主，酚酞在酸液中是無(wú)色的。反之，如向溶液中加堿時(shí)，則平衡向右移動(dòng)，堿色成分增加，酸色成分減少，溶液的顏色就以堿色為主，酚酞在堿液中是紅色的。所以指示劑可用以指示溶液的酸堿性或測(cè)定溶液的PH值。

上述弱酸指示劑的變色原理，同樣適用于弱堿指示劑。

二、指示劑的變色范圍和變色點(diǎn)

由式（3-8)可以看出，當(dāng)溶液的PH值大于PKHin時(shí)，[ In-]將大于[HIn]，溶液的顏色將以堿色為主。反之，當(dāng)溶液的PH值小于PKHin時(shí)，[In-]就小于[HIn]，溶液的顏色將以酸色為主。通常當(dāng)[ In-]/[HIn]=10時(shí)，即堿色成分的濃度是酸色成分濃度10倍時(shí)，溶液將完全呈現(xiàn)堿色成分的顏色，而酸色被遮蓋了。這量溶液的PH值為：

即 pH=pK_HIn+1

同理，當(dāng)[In-]/[HIn]=1/10時(shí)，即酸色成分濃度是堿色成分濃度10倍時(shí)，溶液的顏色將完全呈現(xiàn)指示劑的酸色。這時(shí)溶液的PH值為：

即　pH＝pK_HIn－1

可見(jiàn)溶液的顏色是在PH=PKHin-1到 PH= PKHin+1的范圍內(nèi)變化的，這個(gè)范圍稱為指示劑的變色范圍即變色域。在變色范圍內(nèi)，當(dāng)溶液的PH值改變時(shí)，堿色成分和酸色成分的比值隨之改變，指示劑的顏色也發(fā)生改變。超出這個(gè)范圍，如Ph≥PKHin+1時(shí)，看到的只是堿色；而在PH ≤PKHin-1時(shí)，則看到的只是酸色。因此指示劑的變色范圍約2個(gè)PH單位。當(dāng)[In-]/[HIn]=1即PH= PKHin時(shí)，稱為指示劑的變色點(diǎn)。由于人的視覺(jué)對(duì)各種顏色的敏感程度不同，加上在變色域內(nèi)指示劑呈現(xiàn)混合色，兩種顏色互相影響觀察，所以實(shí)際觀察結(jié)果與理論值有差別，大多數(shù)指示劑的變色范圍小于2個(gè)PH單位。表3-4列出了常用指示劑的變色范圍。

表3－4　幾種常用的酸堿指示劑

在測(cè)定溶液的PH值時(shí)，也常用混合指示劑，它是把許多范圍不同的指示劑混合起來(lái)，使其在不同的PH值范圍內(nèi)顯示不同的顏色。一種可以測(cè)定PH4-10范圍內(nèi)溶液酸度的混合指示劑的配方是：百里酚藍(lán)0.01g，溴百里酚藍(lán)1.20g,甲基紅0.32g,酚酞1.20g.配制時(shí),可將上述指示劑按配方稱取,然后研勻,用200mL95%酒精潤(rùn)濕并溶解,加蒸餾水150mL稀釋,用0.1mol·L-1的NaOH溶液中和至溶液顯綠色，再加水至400mL。其PH值為8.1。它在不同酸度的溶液中顯出不同的顏色。例如：

PH： 　　4　5　6　7　8　9　10

顏色：　紅　橙　黃　綠　青　藍(lán)　紫

為了使用方便起見(jiàn)，也可用混合指示劑溶液將試紙潤(rùn)濕，涼干制成PH試紙供測(cè)試之用。