酸碱指示剂是一种结构复杂的有机弱酸或有机弱碱，其酸式和碱式具有不同的颜色。在滴定过程中，溶液的pH改变会导致指示剂的结构发生变化，从而引起颜色的变化。当酸式色和碱式色各占一半时，称为指示剂的理论变色点。
指示剂的变色范围是指示剂开始变色至变色终了时所对应的pH范围，一般为pH=pKHIn±1。由于人的肉眼对不同颜色的敏感程度不同，指示剂的酸式色和碱式色也会相互掩盖，因此实际测试中的变色范围会有所差异。在变色范围内，指示剂颜色变化最为明显的那一滴称为滴定终点。
甲基红是一种有光泽的紫色结晶或红棕色粉末，可溶于乙醇和乙酸，几乎不溶于水。其乙醇溶液在长时间保存后，灵敏度会显著降低。甲基红的最大吸收波长为410nm，可用于原生动物活体染色。它是一种酸碱指示剂，其pH变色范围为4.4（红）～6.2（黄）。甲基红可用于滴定氨、弱有机碱和生物碱，但不适用于除草酸和苦味酸以外的有机酸。它还可以与溴甲酚绿和亚甲基蓝组成混合指示剂，以缩短变色域和提高变色的敏锐性。此外，甲基红还可以作为沉淀滴定的吸附指示剂，例如用于硝酸钍滴定氟离子，以及检定游离氯、亚氯酸盐等氧化剂。
甲基橙是一种酸碱指示剂，其pH值变色范围为3.1（红）～4.4（黄），可用于测定多数矿酸、强碱和水的碱度。它还可以用于容量测定锡（热时Sn2+使甲基橙褪色），作为强还原剂（如Ti3+、Cr2+）和强氧化剂（如氯、溴）的消色指示剂。甲基橙还可用于分光光度测定氯、溴和溴离子。类似甲基红，甲基橙也可以与靛蓝二磺酸钠或溴甲酚绿组成混合指示剂，以缩短变色域和提高变色的锐灵性。此外，甲基橙还可以作为氧化还原指示剂，例如用于溴酸钾滴定三价砷或锑。
甲基橙由对氨基苯磺酸经重氮化后与N,N-二甲基苯胺偶合而成，具有碱性。它可以用于容量测定锡（热时Sn使甲基橙褪色），作为强还原剂（如Ti、Cr）和强氧化剂（如氯、溴）的消色指示剂。
甲基橙的变色范围为pH≤3.1时变红，3.1~4.4时呈橙色，pH≥4.4时变黄。在中性或碱性溶液中，甲基橙以磺酸钠盐的形式存在，而在酸性溶液中会转化为磺酸。这样，酸性的磺酸基就会与分子内的碱性二甲氨基形成对二甲氨基苯基偶氮苯磺酸的内盐型式（成对醌结构），从而形成一个含有对位醌式结构的共轭体系，导致颜色的变化。
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