原标题：指示剂的化学史

对于做过化学实验的人来说，“指示剂”是永远忘不掉的。还是工厂的化学实验室，像酚酞、甲基橙等多种多样的指示剂和他们变化万千的颜色，都给学习化学的人留下了深刻的印象。

我们想要了解指示剂发展的历史，就要追溯到16世纪。在16世纪或者更早一点，人们就已经认识到某些植物的汁液具有着色剂的功效，在那个时候，法国人就已经用这些植物的汁液来染丝织品。也有一些人观察到许多植物汁液在某种物质的作用下可改变它们的颜色，例如有人观察到酸能使某些汁液转变成红色，而碱则能够把它们变成绿色和蓝色。但是，因为在那个时候还没人们对酸和碱的认识并不清楚，所以这些酸和碱能够改变汁液的颜色的化学现象并未受到人们的注意和重视。

如何能简便地测出溶液的酸碱性，曾使英国科学家波义耳大伤脑筋。但有一天，问题在波义耳面前出现了转机。1646年的一天，波义耳一不小心把几滴盐酸滴到了紫罗兰的花朵上，发现紫色的紫罗兰花竟变成了红色花。波义尔又用硝酸、硫酸和醋酸做实验，花瓣全变成了红色。因此波义耳认定紫罗兰花的浸出液，可用于检验溶液是否呈酸性。后来波义耳检验了花卉、药草、树皮、块茎、块根、苔藓、地衣等制成浸出液，终于找到了酸碱都能变色的指示剂，石蕊浸出液。

波义耳在他的“颜色的试验”一书详细描述了指示剂和试纸的制作方法。他说，采用上好的紫罗兰花的浆汁，把这种浆汁滴在一张白纸上，然后再在汁液上滴上2～3滴酒精。以后，当醋或者几乎所有的其他的带酸性溶液(当时已经制出的酸并不多)滴在这种浸有植物的浆汁和酒精的混合物的纸上时，你就会发现浸有植物浆汁的纸立即由蓝色转变成红色。使用这种方法的好处是，在进行实验时只需要使用很少量的植物浆汁，就能使颜色的变化非常显著。

在波义耳之后，很多化学家都陆续发表了不少报告，描述如何把植物的浆汁作为指示剂。荷兰布尔哈夫(Herman Boerhaave , 1668年～1738年)在他的报告中叙述了怎样利用指示剂来鉴别碱性化合物，他最常使用的指示剂便是紫罗兰和石蕊的汁液。随着指示剂使用的日趋广泛，大家对它的研究更加深入，

1775年瑞典科学家的贝格曼(Torbern Olof Bergman，1735～1784)就曾经指出，有的酸能够使蓝色的石蕊汁液变红色，却不能将紫罗兰的汁液转变成红色。也就是说，各种指示剂的灵敏度不一样，颜色的变化范围不同，各种酸的强度也不相同，因此才造成这种情况。

早期的酸碱反应终点是依靠实验现象来判断。1659年荷兰化学家格劳贝尔在用硝酸和碳酸钾制作硝酸钾时，希望测定该用多少硝酸来中和碳酸钾。为此，他把硝酸一滴一滴地加到碳酸钾溶液中去，在开始时，溶液里产生气泡，一直滴到加入硝酸后溶液不会发生气泡时为止，这时溶液里的碳酸钾就已经完全反应了。1729年，法国化学家日夫鲁瓦也采用类似的方法利用碳酸钾测定醋酸的浓度。利用发泡现象来指示酸碱反应的终点，这种方法不但观察起来很困难，而且也达不到相当高的精确性。

1767年路易斯假定酸碱中和反应的终点能够运用指示剂显示和标记出来，描述了一种简单的测定方法。他利用一张厚的写字纸，在纸的一端浸渍上石蕊的浆汁，使它沾上蓝色；在纸的另一端又浸渍了石蕊的浆汁和盐酸的混合溶液，正好变成了红色。这时，如果将某些酸一滴——滴地加到碱溶液中去，每加一滴以后就用玻璃棒将溶液搅拌均匀，并用上那种着了颜色的试纸进行检测。如果这种溶液使试纸的红色的一端变成蓝色，那么便说明溶液此时还是呈碱性的，因此需要继续加酸；如果它刚好能够使试纸的蓝色的一端变成红色，则说明酸液已经加够了。很显然，路易斯所描绘的滴定方法与我们现在所用的方法是基本一致的，只是当时还没有滴定管和移液管这些精确的仪器而已。

由于石蕊的变色时渐渐变色的，从红色变成紫色再变成蓝色，人类眼睛对于这种渐变的效果是没有办法精确定位。在以后的一百多年内，化学家在酸碱滴定中能使用的天然植物的浆汁的种类不多。很多人都想改变这种状况，并且为此而进行了不懈的努力，最后导致了合成指示剂的产生和发展。

在19世纪后半期，有机合成化学以惊人的速度发展起来，其中尤以合成染料工业的兴起最为引人注目。在这些合成染料中，很多化合物都能够起到指示剂的作用。第一个可供实用并且真正获得成功的合成指示剂便是酚酞。酚酞为白色粉末，由邻苯二甲酸酐和苯酚在加入脱水剂的条件下加热至115-120℃进行缩合制得。1877年吕克首先提出在酸碱中和反应过程中可以使用酚酞做指示剂，第二年伦奇又提出在酸碱滴定中使用甲基橙。强酸与弱碱相互滴定时，可选用甲基橙。强碱与弱酸相互滴定时，可选用酚酞。强酸与强碱相互滴定时，既可选用甲基橙，也可选用酚酞作指示剂。

德国化学家奥斯特瓦尔德利用电离理论成功的解释了指示剂变色现象。他认为指示剂是一种弱酸，它的变色原理是由于其分子和电离出来的离子的结构不同，因此分子和离子的颜色也不同。比如酚酞的未电离的形式是无色的，它的离子是有色的；甲基橙的未电离的形式是红色的，它的离子是黄色的。在溶液中，甲基橙有一定程度的电离，所以显示出混合的橙色。当加入氢离子时，甲基橙的电离减弱，溶液变成红色。

假设指示剂的电离常数Ka，则对于HIn≒H++In¯而言，K=c(H+)c(In¯)/c(HIn)。当c(In¯)/c(HIn)的值为1时，溶液呈现HIn色和In¯色的中间颜色，此时pH=pKa，称为指示剂的理论变色点。在实际工作中，肉眼是难以准确地观察出指示剂变色点颜色的微小的改变。即只有当一种颜色相当于另一种颜色浓度的十倍时才能勉强辨认其颜色的变化。因此c(In¯)/c(HIn)的值大于10时，我们看到的In¯的颜色，此时pH≥pK+1，而当c(In¯)/c(HIn)小于0.1时，我们看到的是HIn的颜色，此时pH≤pka﹣1。因此当溶液的pH由pKa﹣1变化到pKa+1时(或者相反)，可以观察到指示剂由变色。我们把指示剂发生颜色变化的pH范围叫做指示剂的变色范围。由于不同指示剂的Ka值不同，不同指示剂的变色范围也不同。由于人眼对不同颜色的灵敏度不同，各种指示剂的变色范围是由实验测得的。

1906年，生物学家柯雷迈首先观察到一种现象。他将玻璃薄膜插入水溶液中，如果薄膜两边的溶液的氢离子的浓度不同，那么薄膜两边就会产生电位差。根据这个原理，世界上第一支 pH计是在1934年由 Arnold Beckman制造而成 。由于颜色的转变的观察很受主观判断所影响，导致误差。因此需要量度较准确的pH值时通常会用pH计。然而中学化学实验中，指示剂依然起着重要的作用。返回搜狐，查看更多

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