Кислотно-осно́вные индикаторы (pH-индикаторы[1]) — органические соединения, способные изменять цвет в растворе при изменении кислотности (pH). Индикаторы широко используют в титровании в аналитической химии и биохимии. Их преимуществом является маленькая стоимость, скорость и наглядность исследования. Однако из-за субъективности определения цвета и невысокой точности индикаторы pH не всегда удобны; поэтому для точного измерения pH используют pH-метры с цифровой индикацией.
Индикаторы обычно используют, добавляя несколько капель водного или спиртового раствора, либо немного порошка (например, смесь мурексида с хлоридом натрия) к пробе исследуемого раствора. Так, при титровании, в аликвоту исследуемого раствора добавляют индикатор, и наблюдают за изменениями цвета в точке эквивалентности.
Другой способ применения — использование полосок бумаги, пропитанных раствором индикатора или смеси индикаторов и высушенных (например, Универсальный индикатор). Такие полоски выпускают в самых разнообразных вариантах — с нанесенной на них цветной шкалой — эталономцвета (в том числе для окрашенных или мутных сред), или с напечатанными числовыми значениями pH; для точного измерения в узких диапазонах pH, и для ориентировочного исследования растворов; в рулончиках, коробках и пеналах, или в виде отрывных книжечек.
Современные индикаторные полоски могут быть изготовлены с красителем — индикатором, привитым к целлюлозе или иному полимеру. Это делает их устойчивыми к вымыванию, вплоть до многократного использования.
Кислотно-основные индикаторы (водные растворы)
Интервалы перехода цвета индикаторов
На рисунке приведены ориентировочные данные о существовании разных цветных форм индикаторов в водных растворах.
Более точные сведения (несколько переходов, численное значение pH) см. в следующем разделе.
Таблица значений pH перехода наиболее распространённых индикаторов
Приведены распространённые в лабораторной практике кислотно-основные индикаторы в порядке возрастания значений pH[2], вызывающих изменение окраски[3].
Римские цифры в квадратных скобках отвечают номеру перехода окраски (для индикаторов с несколькими точками перехода).
Широко применяются смеси индикаторов, позволяющие определить значение pH растворов в большом диапазоне концентраций (1-10; 0-12). Растворами таких смесей — «универсальных индикаторов» обычно пропитывают полоски «индикаторной бумаги», либо сам индикатор наносится на край специальных полимерных полосок («визуальные индикаторные тест-полоски»)[6], с помощью которых можно быстро (с точностью до единиц pH, или даже десятых долей pH) определить кислотность исследуемых водных растворов. Для более точного определения полученный при нанесении капли раствора цвет индикаторной бумаги немедленно сравнивают с эталоннойцветовой шкалой.
Природные индикаторы из растений
Антоцианы и другие растительные пигменты способны менять цвет в зависимости от pH среды (клеточного сока). Антоцианы имеют преимущественно красный цвет в кислой среде и синий в щелочной. Сок из красной капусты или столовой свёклы нередко используют в качестве индикатора при начальном обучении химии.
↑Величины в круглых скобках взяты из книги «Краткий справочник химика», сост. В. И. Перельман, М.-Л., «Химия», 1964.
↑Точное значение pH перехода для большинства индикаторов несколько зависит от ионной силы раствора (I). Так, значение pH перехода, определяемое при I=0,1 (напр., раствор хлоридов натрия или калия) отличается от точки перехода в растворе с I=0,5 или I=0,0025 на 0,15…0,25 единицы pH.
↑*Столбец «х» — характер индикатора: к—кислота, о—основание.
↑Фенолфталеин в сильно щелочной среде обесцвечивается. В среде концентрированной серной кислоты также он даёт красную окраску, обусловленную строением катиона фенолфталеина, хотя и не такую интенсивную. Эти малоизвестные факты могут привести к ошибкам при определении реакции среды.
