指示剂定义、分类及概括

定义　　

指示剂是化学试剂中的一类。在一定介质条件下，其颜色能发生变化 、能产生混浊或沉淀，以及有荧光现象等。常用它检验溶液的酸碱性；滴定分析中用来指示滴定终点；环境检测中检验有害物。一般分为酸碱指示剂、氧化还原指示剂、金属指示剂、吸附指示剂等。

　 　用以指示滴定终点的试剂。在各类滴定过程中，随着滴定剂的加入，被滴定物质和滴定剂的浓度都在不断变化，在等当点附近，离子浓度会发生较大变化，能够对 这种离子浓度变化作出显示（如改变溶液颜色，生成沉淀等）的试剂就叫指示剂。如果滴定剂或被滴定物质是有色的，它们本身就具有指示剂的作用，如高锰酸钾。

分类　　

1、酸碱指示剂。指示溶液中H+浓度的变化，是一种有机弱酸或有机弱碱，其酸性和碱性具有不同的颜色。指示剂酸HIn在溶液中的 离解常数Ka=[H+][In-]/[HIn]，即溶液的颜色决定于[In-]/[HIn]，而[In-]/[HIn]又决定于[H+]。以甲基橙 （Ka=10-3.4）为例，溶液的pH<3.1时，呈酸性，具红色；pH>4.4时，呈碱性，具黄色；而在pH3.1～4.4，则出现红黄 的混合色橙色，称之为指示剂的变色范围。不同的酸碱指示剂有不同的变色范围。

　　2、金属指示剂。络合滴定法所用的指示剂，大多是染料，它在一定pH下能与金属离子络合呈现一种与游离指示剂完全不同的颜色而指示终点。 

　　3、氧化还原指示剂。为氧化剂或还原剂，它的氧化形与还原形具有不同的颜色 ，在滴定中被氧化（或还原）时，即变色，指示出溶液电位的变化。 

　　4、沉淀滴定指示剂。主要是Ag+与卤素离子的滴定，以铬酸钾、铁铵矾或荧光黄作指示剂。

变色范围　　

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。人们目测酸碱指示剂从一种颜色变为另一种颜色的过程， 只能在一定的pH变化范围内才能发生，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。在这种颜色变化的同时，介质 的pH值则 由一个值变到另一个值。当溶液的pH值大于pKHIn时, [In-]将大于[HIn]且当[In-]/[HIn]=10时，溶液将完全呈现碱色成分的颜 色，而酸色被遮盖了，这时溶液的 pH=pKHIn + 1。同理，当溶液的pH值小于pKHIn时, [In-]将小于[HIn]且当 [In-]/[HIn]=1/10时，溶液将完全呈现酸色成分的颜色，而碱色被遮盖了，这时溶液的 pH=pKHIn - 1。

　　可见 溶液的颜色是在从pH=pKHIn - 1到 pH=pKHIn + 1的范围内变化的，这个范围称为指示剂的变色范围即变色域。在变色范围内，当溶液的 pH值改变时，碱色成分和酸色成分的比值随之改变，指示剂的颜色也发生改变。超出这个范围，如pH≥pKHIn + 1时，看到的只是碱色；而在 pH≤pKHIn - 1时，则看到的只是酸色。因此指示剂的变色范围约2个pH单位。由于人的视觉对各种颜色的敏感程度不同，加上在变色域内指示剂呈现 混合色，两种颜色互相影响观察，所以实际观察结果与理论值有差别，大多数指示剂的变色范围小于2个PH单位。

发展历程　　想要了解指示剂发展的历史，就要追溯到17 世纪。这种物质在那个古老的年代就已经有许多搞实际工作的化学家在运用了，他们在实验过程中将植 物的汁液（即指示剂）搜集整理渍在一小片纸上，然后再在这种试纸上滴一滴他们所研究的溶液，以此来判断他们所研究的化学反应的某些性质。就现今已有的记载 看，波义耳是第一个把各种天然植物的汁液用作指示剂的科学家，在这些指示剂中，有的被配成溶液，有的做成试纸，几乎和我们现在所用的方法完全一样。 波义 耳，1627 年生于爱尔兰的利兹莫尔堡，1691 年死于伦敦。他的父亲是伯爵考克一世。开始波义耳在伊顿求学，其后游学欧洲大陆，1644年回国，父 亲死去后，他过着十分简朴的生活。1654 年移居牛津，在高街与大学学院相邻的住宅里，同助手进行了一段时期的抽气机及燃烧等实验工作。1668 年， 他移居伦敦。他是最早的皇家学会会员之一。1680年波义耳被选为英国皇家学会主席，但他谢绝了这个职务。波义耳是一位出色的实验家，很善于观察事物的一 些细微变化。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 个时候还没有任何人对酸和碱的概念下过确切的定义，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。 

　　一直到了17 世纪，科学家才真正开始阐述一些基本的化学概念，其中一个非常重要的概念就是把化合物划分成为酸、碱、盐三大类别，最早和最明确的有关酸的定义便是波义耳作出的。 

　 　他所描绘的酸的各种特性中，有一条就是酸能够改变某些植物的汁液的颜色，这也就是人类对指示剂这种物质的最原始的认识。波义耳在他的“颜色的试验”一书 中曾描写了怎样用植物的汁液来做指示剂。他曾经使用过的植物的种类很多，其中有紫罗兰、玉米花、玫瑰花、雪米、苏木（即巴西木）、樱草、洋红和石蕊。在书 中还介绍了用指示剂制作试纸的方法，以及怎样使用这些试纸：“采用上好的紫罗兰的浆汁（即由这种花里浸渍出来的染料），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，在进行实验时出的是，这种发明的生命力是如此的长久，直到今天我们的实验室还仍然在 经常性的使用这种原始的方法。

在波义耳之后，很多化学家都陆续发表了不少报告，报告都是描述如何把植物的浆汁作为指示剂。 

　　像布尔哈夫（1668 年～1738 年）在他的报告中叙述了怎样利用

unisol ph指示剂

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，例如在18 世纪，许多人发现， 各种酸并不能使这些指示剂精确地显示出相同的颜色变化。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。 

　　1775 年瑞典的贝格曼（1735 年～1784 年）就曾经指出：“蓝色植物的汁液的变色对各种酸的灵敏程度是不同的， 硝酸能使某种蓝色的试纸变成红色；而醋则不能使同一种试纸变色。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。由此可以知道，必须 对所有的植物汁液（可以用作指示剂的）的灵敏性进行鉴定，然后才可找到一系列合适的指示剂来测定各种酸的相对浓度。”从这一段叙述我们可以看到，当时对指 示剂的研究已经到相当深入和细致的阶段了。指示剂的另一种重要的运用领域便是酸碱滴定。 

　　在历史上，最早利用滴定的方法来研究酸碱中 和反应的化学家并没有使用指示剂。例如，1659 年荷兰化学家格劳贝尔在用硝酸和碳酸钾制作硝酸钾的过程中，需要知道应该用多少硝酸来中和碳酸钾的定量 数据，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（即生成了二氧化碳），一直滴到加入硝酸后溶液不会发生气泡时为止，这时溶 液里的碳酸钾就被硝酸中和了，因而格劳贝尔所需要的实验数据也就通过这种原始的滴定方法得到了。他在形容这时候的情况说，是硝酸和碳酸钾两种物质都失去了 它们的本性，酸和碱都互相被“杀死”了，即被中和了。 

　　1729 年法国化学家日夫鲁瓦也曾利用酸碱滴定的方法来测定酸的浓度，例如 醋的浓度。他先称出一定重量的碳酸钾固体，然后把它溶解在水中，接着把醋酸一滴一滴地加到碳酸钾溶液中，一直加到不发生气泡为止。从消耗掉的碳酸钾的数 量，便可以计算出各种醋的相对浓度。可以看出，格劳贝尔和日夫鲁瓦都是利用发泡的现象来指示酸碱中和反应的终点。 

　　1767 年路易 斯曾经假定酸碱中和反应的终点能够运用植物的汁液来显示和标记出来，他在《对美洲草木灰的试验和观察》一书中描述了这样一种简单的测定方法：“在酸碱中和 的反应过程中，中和碱液所需要的酸可以一滴一滴地加进去，过去一直是利用发泡现象来观察反应的终点，但是这种方法最终还是存在着一定的缺陷，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。如果我们能利用植物的浆汁或者被这些浆汁着色的纸所发生的颜色变化来指示酸碱中和反应的终点，那么就能得到 比较明显的结果，这就代替了那种含糊不清的现象（指发泡现象）。”路易斯紧接着介绍了具体的使用方法：“我主要使用的方法是一种十分敏锐的方法。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，如果将某些酸一滴一滴 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，因此需要继续加酸液。 

　　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

氧气指示剂

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。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，并且他们常常认为这些浆汁（例如紫罗兰和石蕊的浆汁）的颜色变化不够清晰和灵敏。因此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，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。 

　　到了1893 年，有论文记载的合成指示剂已经增加到了十四种之多，随着这些合成剂的数量和品种的增加，以及它们所具备的各种各样的功能，为进一步扩大指示剂的应用范围和发展其理论打下了良好的基础。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。

指示剂的用量　　

双色指示剂的变色范围不受其用量的影响，但因指示剂本身就是酸或碱，指示剂的变色要消耗一定的滴定剂，从而增大测定的误 差。对于单色指示剂而言，用量过多，会使用变色范围向pH值减小的方向发生移动，也会增大滴定的误差。例如：用0.1mol/LnaOH滴定0.1mol /LHAc,pHsp=8.5,突跃范围为pH8.70-9.00,滴定体积若为50ml,滴入2-3滴酚酞，大约在pH=9时出现红色；若滴入 10-15滴酚酞，则在pH=8时出现红色。显然后者的滴定误差要大得多。

　　指示剂用量过多，还会影响变色的敏锐性。例如：以甲基橙为指示剂，用HCl滴定NaOH溶液，终点为橙色，若甲基橙用量过多则终点敏锐性就较差。

指示剂的选择　　

指示剂选择不当，加之肉眼对变色点辨认困难，都会给测定结果带来误差。因此，在多种指示剂中，选择指示剂的依据是：要选 择一种变色范围恰好在滴定曲线的突跃范围之内，或者至少要占滴定曲线突跃范围一部分的指示剂。这样当滴定正好在滴定曲线突跃范围之内结束时，其最大误差不 过0.1%，这是容量分析容许的。

常用指示剂

酸碱指示
 

氧化还原指示剂

　　 

金属指示剂

　　 

酚酞指示剂

　　化学式：C20H14O4 

　 　酚酞为白色或微带黄色的细小晶体。熔点258-262℃，相对密度1.27。溶于乙醇（难溶于水而易溶于酒精。因此通常把酚酞配制成酒精溶液使用），溶 于稀碱溶液呈深红色，溶于酸性溶液颜色不发生变化,微溶于醚，不溶于水，无臭，无味。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。 

钙指示剂

　　 
 

中文名称：钙指示剂；酸性媒介黑R；铬蓝黑R；依来铬蓝黑R；酸性铬蓝黑R；铬蓝黑 R；酸性媒介黑 R；酸性铬蓝黑 R 

　 　英文名称：Acid mordant black R； Eriochrome blue black R； 1- Naphthalenesulfonic acid, 3-hydroxy-4-[(2-hydroxy-1- naphthalenyl)azo]-, monosodium salt； C.I. Mordant black 17； 3-hydroxy- 4-(2-hydroxy-1-naphthylazo)-1-naphthalenesulfonic aci sodium salt； 3- hydroxy-4-[(2-hydroxy-1-naphthalenyl)azo]-1- naphthalenesulfonic aci monos； 3-hydroxy-4-(2-hydroxy-1-naphthylazo)-1- naphthalenesulfonic acid, sodium salt；calcon-carboxylic acid 

　　CAS：2538-85-4 

　　分子式：C20H14N2NaO5S 

　　分子质量：416.37 

甲基红指示剂

　　CAS: 493-52-7 

　　分子式: C15H15N3O2 

　　分子量: 269.31 

　　熔点: 179-182℃ 

　　中文名称: 甲基红 

　　性质描述: 有光泽的紫色结晶或红棕色粉末。熔点180-182℃。易溶于乙醇、冰醋酸，几乎不溶于水。 

　　生产方法: 由邻氨基苯甲酸重氮化后，与N，N-二甲基苯胺反应而得。 

　　用途: 甲基红是常用的酸碱指示剂之一，常浓度为0.1%乙醇溶液，pH4.4（红）-6.2（黄）。也用于原生动物活体染色。

酸碱指示剂　　酸碱指示剂指示的原理：酸碱指示剂一般是有机弱酸或者有机弱碱，当溶液的pH改变时，指示剂由于结构的改变而发生颜色的改变。 

　　实验室中常用的酸碱指示剂 

　　通用指示剂是多种酸碱指示剂的混合物，它指在不同的pH值下显示相应不同的颜色下表是一些实验室中常用的酸碱指示剂。指示剂通常会在一些pH值范围显示过渡颜色转变。 

　　例如：酚红在低pH值时呈现黄色，在高pH值时呈现红色，但在pH6.6至8.0间会呈现橙色。其过渡、转变颜色的pH范围会受指示剂的浓度或温度的影响而出现轻微的变化。 

　　 

温度和溶剂

　　温度的变化会引起指示剂电离常数和水的质子自递常数发生变化，因而指示剂的变色范围亦随之改变，对碱性指示剂的影响较酸性指示剂更为明显。不同的溶剂具有不同的介电常数和酸碱性，因而也会影响指示剂的电离常数和变色范围。

自制酸碱指示剂

　　1、从红萝卜皮中提取酸 碱指示剂 刮下红萝卜的红皮后，用95%的酒精浸泡一天左右，过滤取出它的滤液即酸碱指示剂。按检验的需要制作pH1-14的标准液若干个，每个标准液取 10ml分置于试管中，再分别加入红萝卜皮浸泡液10滴，塞紧作为比色样品。在某待测溶液中加入红萝卜浸泡液，颜色发生变化后再与比色样品比较，就能确定 待测溶液pH值的大致范围。 

　　2、从紫草中提取酸碱指示剂 取紫草5g，用50%的酒精浸泡一天可得到紫草素的紫色的酒精溶液即酸碱指示剂。其遇到酸碱的变色与石蕊试液相同。 

　　3、从紫色卷心菜中提取酸碱指示剂 取约250g紫色卷心菜，洗净切碎置于不锈钢锅中加水煮沸10分钟，然后过滤冷却置于容器中即可用作酸碱指示剂。其用法可参照上述操作1的方法。 

　　4、从米苋菜中提取酸碱指示剂，其操作方法同操作3。 

　　5、用咖喱粉制酸碱指示剂。

天然pH指示剂　　

糖萝卜、蓝莓胡萝卜、樱桃咖哩粉、飞燕草花瓣、天竺葵花瓣、葡萄七叶树的 叶、绣球花、洋葱牵牛花花瓣、欧洲樱草罂粟花瓣、紫牡丹、红叶卷心菜、红萝卜、大黄玫瑰花瓣、草莓茶百里香、姜黄郁金香花瓣、紫萝兰花瓣、紫色高丽菜汁等。

生物指示剂　　生物指示剂是一类特殊的活微生物制品,可用于确认灭菌设备的性能,灭菌程序的验证,生产过程灭菌效果的监控等. 

定义

　　对特定灭菌处理有确定的抗力，并装在内层包装中可供使用的染菌载体。用于确认灭菌设备的性能,灭菌程序的验证,生产过程灭菌效果的监控等。 

分类

　　1、按结构分可分为片状生物指示剂(strip biological indicator)和自含式生物指示剂(self-contained biological indicator)； 

　　2、按监测灭菌工艺可分为环氧乙烷灭菌生物指示剂，湿热灭菌生物指示剂，辐照灭菌生物指示剂，干热灭菌生物指示剂，过氧化氢灭菌生物指示剂等； 

　　3、按培养时间可分为通用型生物指示剂和快速型生物指示剂。 

重量质量特性

　　1、芽孢含量 

　　2、D值 

　　生物指示剂生产商： 

作用

　　1、 对任何灭菌设备性能，灭菌工艺效果的验证，可通过得到

实验

的 物理参数如热分布与热穿透数据, 来估测一个灭菌程序对微生物的致死性。但物理参数并不能直观反映微生物的杀灭程度，保证是否达到规定的“无菌保证水平 （Sterility Assurance Level, SAL）（SAL的定义为产品经灭菌/除菌后微生物残存的概率，国际上一致规定SAL不得大于 10）”。生物指示剂就是为了保证整个灭菌过程达到SAL 水平而应用的,它能综合反映影响灭菌效果的各种因素。 

　　2、 无菌检查是 无菌产品质量控制的一个重要指标。但无菌检查是抽样检查，而微生物污染属非均匀污染，由于抽样的概率问题，生产过程中产品灭菌效果不符合要求往往难以用无 菌检查结果反映出来，除非是较严重污染的情况。因此，无菌产品的无菌保证不能依据终产品的无菌检查结果，而需要通过生物指示剂的挑战试验来监控。

指示剂与指示液的配制　　二苯胺磺酸钠指示液取二苯胺磺酸钠0.2g，加水100ml使溶解，即得。 

　　二苯偕肼指示液　　取二苯偕肼1g，加乙醇100ml使溶解，即得。 

　　双硫腙指示液　取双硫腙50mg，加乙醇100ml使溶解，即得。 

　　石蕊指示液　取石蕊粉末10g,加乙醇40ml，回流煮沸1小时,静置，倾去上层清液，再用同一方法处理二次，每次用乙醇30ml，残渣用水10ml洗涤，倾去洗液，再加水50ml，煮沸，放冷，滤过，即得。变色范围 pH4.5～8.0（红→蓝）。 

　　甲酚红指示液　取甲酚红0.1g，加0.05mol/L氢氧化钠溶液5.3ml使溶解，再加水稀释至100ml，即得。变色范围 pH7.2～8.8（黄→红） 

　　甲酚红－麝香草酚蓝混合指示液 取甲酚红指示液1份与0.1%麝香草酚蓝溶液3份,混合，即得。 

　　甲基红指示液取甲基红0.1g，加0.05mol/L氢氧化钠溶液7.4ml使溶解，再加水稀释至200ml，即得。变色范围 pH4.2～6.3（红→黄）。 

　　甲基红－亚甲蓝混合指示液取0.1%甲基红的乙醇溶液20ml，加0.2%亚甲蓝溶液8ml，摇匀，即得。 

　　甲基红－溴甲酚绿混合指示液取0.1%甲基红的乙醇溶液20ml，加0.2%溴甲酚绿的乙醇溶液30ml，摇匀，即得。 

　　甲基橙指示液 取甲基橙0.1g，加水100ml使溶解，即得。 变色范围 pH3.2～4.4（红→黄）。 

　　甲基橙－二甲苯蓝FF混合指示液　取甲基橙与二甲苯蓝FF各0.1g，加乙醇100ml使溶解，即得。 

　　邻二氮菲指示液 取硫酸亚铁0.5g，加水100ml使溶解,加硫酸2滴与邻二氮菲0.5g,摇匀，即得。本液应临用新制。 

　　茜素磺酸钠指示液取茜素磺酸钠0.1g，加水100ml使溶解，即得。变色范围 pH3.7～5.2（黄→紫）

荧光黄指示液 取荧光黄0.1g，加乙醇100ml使溶解，即得。 

　　钙黄绿素指示剂　取钙黄绿素0.1g，加氯化钾10g，研磨均匀，即得。 

　　钙紫红素指示剂 取钙紫红素0.1g，加无水硫酸钠10g,研磨均匀，即得。 

　　姜黄指示液 取姜黄粉末20g，用冷水浸渍4次，每次100ml,除去水溶性物质后，残渣在100℃干燥，加乙醇100ml，浸渍数日，滤过，即得。 

　　结晶紫指示液取结晶紫0.5g，加冰醋酸100ml使溶解，即得。 

　　酚酞指示液取酚酞1g，加乙醇100ml使溶解，即得。 变色范围 pH8.3～10.0（无色→红）。 

　　铬黑T指示剂 取铬黑T 0.1g，加氯化钠10g，研磨均匀，即得。 

　　淀粉指示液 取可溶性淀粉0.5g，加水5ml搅匀后，缓缓倾入100ml沸水中，随加随搅拌，继续煮沸2分钟，放冷，倾取上层清液，即得。本液应临用新制。 

　　硫酸铁铵指示液 取硫酸铁铵8g，加水100ml使溶解，即得。 

　　溴酚蓝指示液取溴酚蓝0.1g，加0.05mol/L氢氧化钠溶液3.0ml使溶解，再加水稀释至200ml，即得。 变色范围 pH2.8～4.6（黄→蓝绿）。 

　　溴麝香草酚蓝指示液取溴麝香草酚蓝0.1g，加0.05mol/L氢氧化钠溶液3.2ml使溶解，再加水稀释至200ml，即得。 变色范围 pH6.0～7.6（黄→蓝）。 

　　麝香草酚酞指示液 取麝香草酚酞0.1g，加乙醇100ml使溶解，即得。变色范围 pH9.3～10.5（无色→蓝）。 

　　麝香草酚蓝指示液取麝香草酚蓝0.1g，加0.05mol/L氢氧化钠溶液4.3ml使溶解，再加水稀释至200ml，即得。变色范围 pH1.2～2.8（红→黄）；pH8.0～9.6（黄→紫蓝）。