用以指示滴定終點的試劑,它在滴定的等當點(見容量分析)附近產生能察覺到的變化(如顏色變化、生成沉澱等),從而指示滴定終點。在各類滴定過程中,隨著滴定劑的加入,被測定物質和滴定劑的濃度都在不斷變化,在等當點附近離子濃度會發生較大變化,指示劑可對離子濃度的突變作出顯示。(見彩圖)

甲基橙指示劑

酚酞指示劑

百裡酚藍指示劑

酸堿指示劑在不同酸度溶液中的顏色變化(從左到右pH為2、4、6、7、8、14)

顧文荃攝於北京師范大學化學系

  如果滴定劑或被滴定物質是有色的,它們本身就具有指示劑的作用,例如用高錳酸鉀作滴定劑時,由於MnO4-呈紫紅色,當滴定到粉紅色時,就表示滴定反應完成,指示終點已到達。也可以用與被測物質或滴定劑有特殊反應的試劑作指示劑,例如用乙二胺四乙酸滴定Fe3+時,以磺基水楊酸為指示劑,在到達等當點以前,溶液呈現紫紅色(磺基水楊酸與鐵的絡合物的顏色),當Fe3+定量地與乙二胺四乙酸絡合後,紫紅色褪去,指示出終點。適用於各類滴定反應的指示劑有以下幾種。

  酸堿指示劑 指示溶液中H+濃度的變化,是一種有機弱酸或有機弱堿,其酸形與堿形具有不同的顏色。當溶液酸度變化時,酸形與堿形的濃度比發生變化,從而呈現不同的顏色。指示劑酸 HIn在溶液中的平衡及其離解常數可表示為:

  

式中[H+]等帶括號的式子表示相應物質的濃度。溶液的顏色決定於

,後者又決定於溶液的[H +]。以甲基橙( K a=10 -8.4)為例,其酸形呈紅色,堿形呈黃色(見彩圖)。在不同的[H +]時, 值和溶液的顏色如下表所示:

pH試紙在不同酸度溶液中的顏色變化(從左到右pH為2、4、6、7、8、14) 顧文荃攝於北京師范大學化學系

在不同的[H+]時,值和溶液的顏色變化

  在pH=3.1~4.4時出現的橙色是紅色和黃色的混合色,這種目光所能感受出變化的pH范圍稱為指示劑的變色范圍。不同指示劑的Ka不同,其變色范圍也不同,下表為最常用的酸堿指示劑的變色范圍:

最常用的酸堿指示劑的變色范圍

  一般指示劑的變色范圍都小於2個pH單位,即要使溶液從一種顏色完全轉變為另一種顏色,溶液的[H+]要有幾十倍的變化,[H+]變化愈大,變色愈明顯。

  如果等當點附近的[H+]變化不夠大,可用混合指示劑(兩種指示劑的混合物),其變色范圍較窄。例如甲酚紅與百裡酚藍以適當比例混合,變色范圍為8.2~8.4(粉紅~紫)。用鹽酸滴定碳酸鈉到碳酸氫鈉時,等當點的pH是8.3,等當點附近[H+]變化緩慢。使用這一混合指示劑比用單一指示劑能更準確地確定終點。

  金屬指示劑 是絡合滴定法所用的指示劑,它能指示溶液中金屬離子濃度的變化,大多是染料,在一定pH下能與金屬離子絡合,呈現一種與遊離指示劑完全不同的顏色,從而指示滴定終點。常用的有二甲酚橙、鉻黑T。

  氧化還原指示劑 為氧化劑或還原劑,它的氧化形與還原形有不同的顏色,在氧化還原滴定中,它被氧化(或被還原)而變色,指示出溶液電位的變化,下表列出的是最常用的氧化還原指示劑:

最常用的氧化還原指示劑

  沉淀滴定指示劑 沉淀滴定法主要是 Ag+與鹵素離子的滴定,用鉻酸鉀、鐵銨礬或熒光黃作指示劑。