指示剂
zhǐ shì jì
指示剂是一种会随溶液pH值变化而变色的物质，用来判断某种物质是酸性、碱性还是中性。
Definition
指示剂是一种特殊的染料，本身通常是弱酸或弱碱，会随溶液pH的变化而变色，让化学家能够看见原本无法察觉的酸碱性；石蕊在pH约为 $7$ 时从红色变为蓝色，酚酞在酸中无色、在碱中变粉红色，而全pH指示剂则能在整个标度范围内呈现一整道彩虹般的颜色变化；指示剂常用于滴定实验，标示出酸碱恰好中和的那一刻。从化学本质上看，指示剂是一对共轭酸碱，$HIn \rightleftharpoons H^+ + In^-$，其两种形式因质子化改变了发色基团的共轭程度而吸收不同的光；其颜色变化以自身的 $\text{p}K_{In}$ 为中心，大致跨越 $\text{p}K_{In} \pm 1$ 的范围，因为人眼需要 $[In^-]/[HIn]$ 的比值从约 $1{:}10$ 变化到 $10{:}1$ 才能察觉到颜色变化。
Example
紫甘蓝汁是一种天然指示剂，遇醋会变粉红色，遇小苏打水会变绿色或蓝色；往无色的酸中滴加酚酞，溶液会保持透明，直到逐滴加入的碱恰好达到中和点时，整个溶液才会突然变成粉红色；溴百里酚蓝在pH低于 $6$ 时呈黄色，经过绿色，在高于 $7.6$ 时变为蓝色，常用于检测水族箱的水质。酚酞的 $\text{p}K_{In} \approx 9.4$，在pH $8.2$ 到 $10.0$ 之间变色，适合用于醋酸与 $NaOH$ 的滴定（其等当点约在pH $8.7$）；而甲基橙的 $\text{p}K_{In} \approx 3.5$，用于那种滴定就变色得太早，但很适合用于氨与 $HCl$ 之间的滴定。
Key Insight
茶本身就是一种指示剂：往茶里挤一点柠檬汁，颜色会变浅，因为酸改变了茶中色素分子的结构。指示剂本质上只是加入溶液中的极少量弱酸，所以它消耗的滴定剂量可以忽略不计；但如果用量太多，仍然会引入可测量的误差，这也是为什么最好的用法，永远是刚好能看到颜色变化的最少用量。