Реакция среды в точке эквивалентности будет слабокислой (рН<7).

Взаимодействия между кислотами и основаниями не сопровождаются, как правило, какими-либо внешними эффектами. Большинство растворов кислот и щелочей являются бесцветными, как и растворы, образующиеся при их взаимодействии солей.

Конечную точку титрования обнаруживают потенциометрически, кондуктометрически, спектро-фотометрически или другими инструментальными методами, а также визуально.

Для визуального фиксирования точки эквивалентности широко используют кислотно-основные индикаторы (indicator –указатель).

В их роли выступают сложные органические вещества, способные изменять свою окраску в зависимости от рН раствора. По своей природе данные соединения представляют слабую кислоту или основание, которые в водной среде могут одновременно существовать как в ионизированной, так и в неионизированной форме.

Например, если индикатор является слабой кислотой HInd, то в растворе будет наблюдаться следующее равновесие:

HInd + H₂O ↔ Ind^- + H₃O⁺

^{неионизированная ионизированная}

^{форма форма}

Если индикатор – слабое основание Ind, то аналогичный процесс можно условно представить следующим образом:

Ind + H₂O ↔ HInd⁺+ OH^-

^{неионизированная ионизированная}

^{форма форма}

Обе формы индикатора окрашены в разный цвет и их равновесное количественное соотношение в растворе определяется величиной рН среды. Изменение её значения приводит к смещению равновесия процесса диссоциации индикатора либо вправо, либо влево. В первом случае возрастает количество ионизированной формы индикатора, во втором - молекулярной или неионизированной формы. В соответствии с этим раствор приобретает окраску превалирующей формы индикатора.

Считается, что цвет одной формы индикатора доминирует, если её концентрация как минимум в 10 раз превышает концентрацию другой формы.

Таким образом, все кислотно-основные индикаторы изменяют окраску не скачкообразно, а плавно, т.е. в определённом интервале значений рН раствора, называемом интервалом перехода индикатора. Каждый индикатор имеет свой интервал перехода, который зависит от особенностей структуры его молекулы и её способности к ионизации. Значения интервалов перехода индикаторов, а также окраска той или иной его формы в растворе определяются опытным путём и приводятся в соответствующих справочниках в виде таблицы (табл. 1).

Таблица 1. Важнейшие кислотно-основные индикаторы

Индикатор Изменение окраски Интервал перехода индикатора В единицах рН

Тропеолин ОО красно - жёлтая 1,3-3,2

Метиловый оранжевый красная - оранжево-жёлтая 3,1-4,0

Бромфеноловый синий жёлтая - синяя 3,0-4,6

Метиловый красный красная - жёлтая 4,2-6,2

Нейтральный красный красная - янтарно-жёлтая 6,8-8,4

Фенолфталеин бесцветная – малиново-красная 8,2-10,0

Тимолфталеин бесцветная - синяя 9,3-10,5

Ализариновый красный фиолетовая - жёлтая 10,0-12,0

Для большинства индикаторов разница в крайних значениях рН интервала перехода не превышает двух единиц, а границы самого интервала перехода определяются соотношением рК_а±1 для кислотного индикатора или рК_в±1 для основного индикатора (рК_а = -lgK_a, а рК_в = - lgK_в). К_а и К_в являются константой диссоциации, соответственно, индикатора-кислоты и индикатора-основания. Часто в общем виде из обозначают как К_инд.

Изменение окраски становится отчётливо видным уже при рН среды, равной рК_инд..Значение рН, при котором обычно заканчивается титрование, называют показателем титрования рТ. Индикатор для титрования подбирают таким образом, чтобы его интервал перехода окраски включал то значение рН, какое должен иметь раствор в точке эквивалентности (Подробнее о подборе индикатора см. ниже).

Причина изменения цвета индикатора заключается в том, что присоединение или отдача протонов Н⁺ его молекулами связаны с заменой в них одних хромофорных группировок атомов другими или с появлением новых хромофорных групп в результате внутримолекулярной перегруппировки.

Различают обратимые и необратимые индикаторы. Изменение окраски первых (например, фенолфталеина) в ту или иную сторону при изменении рН среды может быть повторено многократно. Необратимые индикаторы подвергаются необратимым химическим превращениям, при которых невозможен обратный переход одной хромофорной группировки атомов в другую.

Индикаторы, которые вводят в исследуемый раствор, называются внутренними, в отличие от внешних, реакцию с которыми проводят вне анализируемой смеси. В последнем случае одну или несколько капель анализируемого раствора помещают на бумажку, пропитанную индикатором, или смешивают их на белой фарфоровой пластинке с каплей индикатора.

Индикаторы, у которых окрашена только одна форма, называют одноцветными, в отличие от двухцветных, у которых обе формы имеют разные цвета. Индикаторы должны иметь интенсивную окраску, чтобы при незначительных концентрациях (порядка 10^-4-10^-5 моль/дм³) титруемый раствор был бы ими достаточно чётко окрашен.

Для превращения одной формы в другую индикаторы взаимодействуют с некоторой частью титранта или исследуемого вещества. Следовательно, количество использованного для анализа индикатора должно быть минимальным, чтобы существенно не влиять на результат анализа в ту или иную сторону.