酸塩基指示薬

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ロールタイプの万能pH試験紙。複数の指示薬を組み合わせてあり、大まかなpHがわかる

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。代表的なものはブロモチモールブルー (BTB)、ブロムクレゾールパープル、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。

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 $\overrightarrow\leftarrow$ 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。

$K_a = \frac{a\mbox{H}^+ \cdot a\mbox{In}^-} {a\mbox{HIn}}$

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、

$\mbox{pH} = \mbox{p}K_a + \mbox{log}_{10} \frac{a\mbox{In}^-} {a\mbox{HIn}}$

さらに希薄水溶液において活量はモル濃度にほぼ近似する。この式はpH変化により指示薬の酸解離の度合いが変化することを示すものである。

$\mbox{pH} = \mbox{p}K_a + \mbox{log}_{10} \frac{[\mbox{In}^-]} {[\mbox{HIn}]}$

分子形 (HIn) とイオン形 (In⁻) では吸収する光の波長が異なるので違う色になる。変色域では両者が混ざった状態なので中間の色調になる。酸解離定数や変色域での分子形とイオン形の比率などは吸光光度法を用いて求めることができる。

[編集] 代表的な酸塩基指示薬

酸塩基指示薬	低 pH 色	変色域	高 pH 色
ゲンチアナバイオレット (メチルバイオレット)	黄色	0.0–2.0	青紫色
マラカイトグリーン (酸性側)	黄色	0.0–2.0	緑色
マラカイトグリーン (塩基性側)	緑色	11.6–14	無色
チモールブルー (酸性側)	赤色	1.2–2.8	黄色
チモールブルー (塩基性側)	黄色	8.0–9.6	青色
メチルイエロー	赤色	2.9–4.0	黄色
ブロモフェノールブルー	黄色	3.0–4.6	紫色
コンゴーレッド	青紫色	3.0–5.0	赤色
メチルオレンジ	赤色	3.1–4.4	橙色
ブロモクレゾールグリーン	黄色	3.8–5.4	青緑色
メチルレッド	赤色	4.4–6.2	黄色
メチルレッド / ブロモクレゾールグリーン	赤色	4.5–5.2	緑色
リトマス	赤色	4.5–8.3	青色
ブロモクレゾールパープル	黄色	5.2–6.8	紫色
ブロモチモールブルー	黄色	6.0–7.6	青色
フェノールレッド	黄色	6.8–8.4	赤色
ニュートラルレッド	赤色	6.8–8.0	黄色
ナフタノールフタレイン	やや赤色	7.3–8.7	青緑色
クレゾールレッド	黄色	7.2–8.8	赤紫色
フェノールフタレイン	無色	8.3–10.0	桃色
チモールフタレイン	無色	9.3–10.5	青色
アリザリンイエローR	黄色	10.2–12.0	赤

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