酸碱指示剂工作的原理

酸碱指示剂是一类在其特定的pH值范围内，随溶液pH值改变而变色的化合物，通常是有机弱酸或有机弱碱。当溶液pH值发生变化时，指示剂可能失去质子由酸色成分变为碱色成分，也可能得到质子由碱色成分变为酸色成分；在转变过程中，由于指示剂本身结构的改变，从而引起溶液颜色的变化。指示剂的酸色成分或碱色成分是一对共轭酸碱。
指示剂的变色原理
现以弱酸型指示剂(如酚酞)为例，说明酸碱指示剂的变色 原理。
弱酸型酸碱指示剂在溶液中存在下列平衡：
[H+]=KHIn*[HIn]/[In-]
HIn表示弱酸的分子，为酸色成分；In-是弱酸分子离解出H+以后的复杂离子，为碱色成分。酚酞的酸色成分是无色的，碱色的成分则呈红色。根据平衡原理：
[H+]=KHIn*[HIn]/[In]
将等式两边各取负对数得：
pH=pKHIn+p[HIn]/[In]
已知溶液的颜色决定于碱色成分的浓度比值，而此比值又与pH和pKHIn值有关。一定温度下，对指定的某种指示剂，pKHIn是一常数。所以碱色成分与酸色成的浓度比值随溶液pH值的改变而变化，溶液的颜色也随之改变。例如，在酚酞指示剂溶液中加入酸时，H+就大量增多，使酚酞的离解平衡向左移动，这时酸色成分增多，碱色成分减少，溶液的颜色以酸色为主，酚酞在酸液中是无色的。反之，如向溶液中加碱时，则平衡向右移动，碱色成分增加，酸色成分减少，溶液的颜色就以碱色为主，酚酞在碱液中是红色的。所以指示剂可用以指示溶液的酸碱性或测定溶液的ph值。
上述弱酸指示剂的变色原理，同样适用于弱碱指示剂。