氧化還原指示劑

氧化還原指示劑（英語：Redox indicator）是一種用於氧化還原滴定中的指示劑，能在特定的電極電位發生明顯的顏色變化。氧化還原指示劑一般是自身具有氧化還原性質的有機試劑，其氧化型與還原型具有不同的顏色，在化學計量點的體系電位附近發生氧化型到還原型，或還原型到氧化型的轉變，從而引起溶液顏色突變，指示終點。^[1]

氧化態的亞甲藍分子結構。

理論

以 ${\displaystyle {\rm {\ In(Ox)}}}$ 表示指示劑的氧化型，${\displaystyle {\rm {\ In(Red)}}}$ 表示指示劑的還原型，則指示劑的氧還半反應為：

${\displaystyle \ In(Ox)+ne^{-}\rightleftharpoons In(Red)}$

能斯特方程為：

${\displaystyle \ E=E_{In}^{\ominus \prime }+{\frac {RT}{nF}}\ln {\frac {c_{In(Ox)}}{c_{In(Red)}}}}$， 其中 ${\displaystyle \ E_{In}^{\ominus \prime }}$ 表示指示劑在一定條件下的條件電位。

一般來說，當 ${\displaystyle \ c_{In(Ox)}/c_{In(Red)}>10}$ 時，溶液呈現氧化型的顏色；當 ${\displaystyle \ c_{In(Ox)}/c_{In(Red)}<0.1}$ 時，溶液呈現還原型顏色；而當 ${\displaystyle \ 10\geq c_{In(Ox)}/c_{In(Red)}\geq 0.1}$ 時，能明顯觀察到溶液顏色的變化。因此氧還指示劑的理論變色範圍為 ${\displaystyle \ E_{In}^{\ominus \prime }\pm {\frac {0.059V}{n}}}$。^[1]

因為指示劑需要快速和可逆的顏色變化，因此指示劑的氧化還原平衡需要能夠很快地建立。因此只有很少的有機氧化還原系統可用作此目的。

有兩種常見的氧化還原指示劑類型：

• 金屬有機配合物（例如鄰二氮菲與金屬形成的配離子）
• 有機的氧化還原系統（例如亞甲藍）

有時一些有色的無機氧化劑或還原劑（例如高錳酸鉀和重鉻酸鉀）也被稱作氧化還原指示劑，它們利用滴定劑或被滴定液本身的顏色變化來指示終點，因此稱為自身指示劑。還有一類指示劑稱為專屬指示劑，本身無氧化還原性質，但可以與滴定體系中的氧化劑或還原劑結合而顯示出與其本身不同的顏色，例如可以與 I₃⁻ 生成深藍色錯合物的澱粉指示劑以及與 Fe³⁺ 形成紅色配合物的硫氰酸鉀。

幾乎所有的氧化還原指示劑與有機氧化還原系統都涉及質子（即H⁺）作為電化學反應的參與物，因此有時氧化還原指示劑也可以分為兩種：依賴或不依賴特定pH值。

不依賴pH的氧化還原指示劑

指示劑	Eo/V[2][3]	氧化態顏色	還原態顏色
2,2'-聯吡啶釕配離子	+1.33 V	無色	黃色
5-硝基鄰二氮菲亞鐵配離子	+1.25 V	青色	紅色
N-苯基鄰氨基苯甲酸	+1.08 V	紫紅	無色
1,10-鄰二氮菲亞鐵配離子	+1.06 V	青色	紅色
羊毛罌紅	+1.00 V	紅色	黃色
百草枯	+1.0 V	藍色	無色
2,2'-聯吡啶亞鐵配離子	+0.97 V	青色	紅色
5,6-二甲基鄰二氮菲亞鐵配離子	+0.97 V	黃綠	紅色
3,3'-二甲氧基聯苯胺	+0.85 V	紅色	無色
二苯胺磺酸鈉	+0.84 V	紫紅	無色
N,N'-二苯基聯苯胺	+0.76 V	紫色	無色
二苯胺	+0.76 V	紫色	無色
紫精	+1.0 V	藍色	無色

依賴pH的氧化還原指示劑

指示劑	Eo/V 在pH=0時[2][3]	Eo/V 在pH=7時[2][3]	氧化態顏色	還原態顏色
二氯酚靛酚鈉	+0.64 V	+0.22 V	藍色	無色
鄰甲酚靛鈉	+0.62 V	+0.19 V	藍色	無色
硫堇（勞氏紫）	+0.56 V	+0.06 V	紫色	無色
亞甲藍	+0.53 V	+0.01 V	藍色	無色
靛藍四磺酸	+0.37 V	-0.05 V	藍色	無色
靛藍三磺酸	+0.33 V	-0.08 V	藍色	無色
靛藍胭脂紅（靛藍二磺酸）	+0.29 V	-0.13 V	藍色	無色
靛藍單磺酸	+0.26 V	-0.16 V	藍色	無色
苯酚番紅	+0.28 V	-0.25 V	紅色	無色
番紅T	+0.24 V	-0.29 V	紫紅	無色
中性紅	+0.24 V	-0.33 V	紅色	無色

參見

• pH指示劑