一、酸碱指示剂的变色原理和变色范围

1．酸碱指示剂的变色原理

酸碱滴定过程中溶液本身不发生任何外观变化，故常借助酸碱指示剂的颜色变化来指示滴定终点。酸碱指示剂是有机弱酸或弱碱，在水溶液中存在着电离平衡，且电离产生酸式和碱式的不同型体具有不同的颜色。当溶液的pH改变时，伴随电离平衡的移动，电离产生的酸、碱式不同型休的浓度相对发生变化，从而引起溶液颜色发生变化。

由平衡关系可以看出，在H＋浓度减小时，平衡向左移动，溶液由红色变成黄色；反之，在H＋浓度增大时，由黄色转变成红色。

酚酞指示剂是有机弱酸，它在水溶液中发生如下的离解作用和颜色变化。

从离解平衡看，当溶液由酸性变到碱性时，平衡向右移动，溶液由无色变成红色；反之，在酸性溶液中，由红色变成无色。但在浓碱溶液中，酚酞就会转变成无色的羧酸盐式。

2．酸碱指示剂的变色范围

为了简便起见，通常用HIn表示弱酸指示剂，用InOH表示弱碱指示剂。下面以弱酸型指示剂为例，进一步讨论指示剂颜色的变化与溶液酸度的关系。
弱酸型指示剂在溶液中的离解平衡为：

HIn↔H++In-

K(HIn)=c(H+)c（In-）/c(HIn)或c(H+)/K(HIn)=c(HIn)/c（In-）

式中：K(HIn)为指示剂的离解常数；c(HIn)和c（In-）分别为指示剂的酸式和碱式的浓度。由上式可知，在一定的温度下，比值c(HIn)/c（In-）仅是H+浓度的函数，即c(H+)发生改变，c(HIn)/c(In-）比值随之发生改变，溶液颜色也逐渐发生改变。但由于人眼辨别颜色的能力有限，一般说来，当c(Hln)/c(In-)≥10时，只能看到酸式（HIn)颜色；c(HIn)/c(In-)≤1/10时，只能看到碱式（In-）颜色；10>c(HIn)/c(In-)>1/10时，指示剂呈混合色；c(HIn)/c(In-)=1时，两者浓度相等，此时，pH=pK(HIn)，称为指示剂的理论变色点。

c(HIn)/c(In)≥10,c(H+)≥10K(HIn),pH≤pK(HIn）－1

c(HIn)/c(In-）≤1/10，c(H+)≤1/10K(HIn),pH≥pK(HIn)+1

因此，当溶液的pH由pK(HIn)-1变化到pK(HIn)+1，或由pK(HIn)+1变化到pK(HIn)-1时，人们才能明显地观察到指示剂颜色的变化。所以pH=pK(HIn）士1就是指示剂变色的pH范围，称指示剂的理论变色范围。不同的指示剂因pK(HIn)不同，其变色范围也各异。

应当指出，指示剂的实际变色范围与理论推算之间是有差别的。这是由于人眼对各种颜色的敏感程度不同，加之两种颜色之间相互掩盖所造成的。

指示剂的变色范围越窄越好，因为pH稍有改变，指示剂就可立即由一种颜色变成另一种颜色，即指示剂变色敏锐，有利于提高测定结果的准确度。

二、混合指示剂

一般指示剂的变色范围较宽，变色不敏锐，且变色过程中有过渡色，不易于辨别颜色的变化。混合指示剂则具有变色范围窄，变色敏锐等优点。

混合指示剂有以下两种配制方法：

一种方法是用一种不随c(H+）变化而改变颜色的染料和一种指示剂混合而成。例如甲基橙和靛蓝（染料）组成的混合指示剂。该混合指示剂随c(H+）变化而发生如下表中的颜色变化。

可见，单一的甲基橙指示剂由红（或黄）变到黄（或红），中间有一过渡的橙色，不易辨别。而混合指示剂由紫（或绿）变成绿（或紫），变色非常敏锐，容易辨别。
另一种方法是由两种不同的指示剂混合而成。例如，甲酚红和百里酚蓝组成的混合指示剂其变色范围缩小为0.2个pH单位。