Question

酸.碱指示剂的变色原理是什么?选择指示剂的原则是什么?

Answer 1

变色原理是：指示剂成分的电离状态与未电离状态的颜色是明显不同的；酸、碱的加入破坏了指示剂成分的电离平衡。
在水溶液中，由于电离作用，一元弱酸/碱总以一对共轭酸/碱两种型体存在。如不管是CH3COOH溶液还是CH3COONa溶液，均存在CH3COOH与CH3COO-两种醋酸存在型体。比如在硫酸或硫酸盐的水溶液中，存在H2SO4与(SO4)2- 两种型体。石蕊在碱性环境中为蓝色，在中性环境中为紫色（红蓝同存），在酸性环境中为红色，这就是一种物质的不同型体。此处石蕊有不同形体是因为在不同酸碱环境下电离程度不同。因为石蕊分子颜色与其电离出的离子的颜色不同，所以会因电离程度不同而呈现不同的颜色。指示剂就因为在不同酸碱度环境中的型体不同而能指示酸碱性。
石蕊是一种酸，可简作HIn（即以“In”简记石蕊的酸根）。在水里有可逆的电离：
HIn → H+ + In-
H+ + In- → HIn
HIn分子为红色、In-阴离子为蓝色
若加入酸，则大量掺入氢离子离子，由于氢离子与In-的浓度积是恒定的，电离程度就会立即剧减，几乎没有了离子、全部为HIn分子，故显现为红色。反之亦然。若中性，则红色与蓝色均有，两者叠加为紫色。
指示剂的变色临界点不一定都是中性。石蕊由于本身就是一种酸，其变色临界点是偏向酸性的。指示剂由于本身就是根据氢离子或氢氧根离子被“排斥”的情况来指示的，它本身就是一种弱酸或弱碱，要参与反应，因此变色临界点总要偏差。下面是变色范围：
石蕊 变色范围 PH5.8——8.0 由红色变为蓝色 之间为紫色

甲基橙 变色范围 PH3.1——4.4 由红色变为黄色 之间为橙色

酚酞 变色范围 PH8.2——10.0 由无色变为红色

甲基红 变色范围 PH4.4——6.2 由红色变为黄色

若要检验碱性，则选择变色临界点偏向碱性的指示剂。若要检验酸性，则选择变色临界点偏向酸性的指示剂。上面所列的指示剂中，酚酞应该主要用来检验碱性，其它应该主要用来检验酸性。

Answer 2

酸碱指示剂本来是一种结构较复杂的有机酸或碱，它们的分子结构在c(H+),c(OH-)不同的溶液中会发生内部重新排列，即产生不同型体，各种型体结构不同，对光的吸收选择性也不同，导致呈现不同的颜色。