酸塩基指示薬
酸塩基指示薬(さんえんきしじやく)は水素イオン濃度 (pH) により変色する色素で、pH の測定や中和滴定の終点を決めるのに用いられる。pH指示薬ともいう。同じ目的で使われる電子機器はpHメーターである。
代表的なものはブロモチモールブルー (BTB)、ブロモクレゾールパープル(BCP)、フェノールフタレイン (PP)、メチルオレンジ (MO)、メチルレッド (MR)、チモールブルー (TB) である。複数の指示薬を混合した万能指示薬というものもあり、大まかなpHを知るためには有用である。
変色機構は次の通りである。まず指示薬 HIn 自身に以下のような酸塩基平衡が存在する。
HIn ↽ − − ⇀ H + + In − {\displaystyle {\ce {HIn <=> H+ + In-}}}
また、指示薬 HIn の酸解離定数は各化学種の活量により以下のように表される。
K a = a H + ⋅ a In − a HIn {\displaystyle K_{a}={\frac {a{\mbox{H}}^{+}\cdot a{\mbox{In}}^{-}}{a{\mbox{HIn}}}}}
この式の両辺の常用対数を取り、式を変形すると以下のようになり、
pH = p K a + log 10 a In − a HIn {\displaystyle {\mbox{pH}}={\mbox{p}}K_{a}+{\mbox{log}}_{10}{\frac {a{\mbox{In}}^{-}}{a{\mbox{HIn}}}}}