MolDraw › Narzędzia chemiczne › Symulator krzywej miareczkowania
Symulator krzywej miareczkowania
W skrócie: Ten symulator krzywej miareczkowania rysuje pH w funkcji objętości titranta dla mocnych kwasów, słabych kwasów, słabych zasad i kwasów wieloprotonowych, takich jak H₃PO₄. Zaznacza początkowe pH, każdy punkt równoważnikowy, punkty półrównoważnikowe, w których pH = pKa, oraz obszary buforowe, a potem proponuje wskaźnik. Jest darmowy i działa w przeglądarce.
Wybierz analit w kolbie, wpisz jego stężenie i objętość oraz stężenie titranta. Krzywa aktualizuje się w trakcie pisania. Panel wyników podaje punkty równoważnikowe i półrównoważnikowe, a tabela wskaźników ocenia każdy popularny wskaźnik według błędu punktu końcowego. Zapisz wykres przyciskiem Eksportuj PNG lub dane przyciskiem Eksportuj CSV.
pH przy wybranych objętościach
Jak obliczana jest krzywa miareczkowania
Symulator nie przełącza się między osobnymi wzorami dla każdego obszaru. Przy każdej objętości rozwiązuje jeden bilans ładunku, więc krzywa jest poprawna na początku, w obszarze buforowym, w każdym punkcie równoważnikowym i dalej:
[H⁺] + [Na⁺] = [OH⁻] + [A⁻] + 2[A²⁻] + 3[A³⁻] + [Cl⁻] Kw = [H⁺][OH⁻] = 1.0 × 10⁻¹⁴
Poniższe podręcznikowe skróty dają prawie te same wyniki i to ich używa się na egzaminie.
| Obszar | Słaby kwas HA + NaOH | Przykład: 25,00 mL 0,100 M CH₃COOH |
|---|---|---|
| Początek (0 mL) | [H⁺] = √(Ka × C) | pH 2.88 |
| Obszar buforowy | pH = pKa + log(n A⁻ / n HA) | 20,00 mL: pH 5,36 |
| Punkt półrównoważnikowy | pH = pKa | 12,50 mL: pH 4,76 |
| Punkt równoważnikowy | [OH⁻] = √(Kb × C soli), Kb = Kw / Ka | 25,00 mL: pH 8,73 |
| Po punkcie równoważnikowym | [OH⁻] = nadmiar NaOH ÷ objętość całkowita | 30,00 mL: pH 11,96 |
pH w punkcie równoważnikowym według rodzaju miareczkowania
| Miareczkowanie | pH w punkcie równoważnikowym | Dobry wskaźnik |
|---|---|---|
| Mocny kwas + mocna zasada | 7.00 | Fenoloftaleina, czerwień metylowa, błękit bromotymolowy, oranż metylowy |
| Słaby kwas + mocna zasada | Powyżej 7 (8,73 dla 0,1 M kwasu octowego) | Fenoloftaleina |
| Słaba zasada + mocny kwas | Poniżej 7 (5,28 dla 0,1 M amoniaku) | Czerwień metylowa, oranż metylowy |
| Słaby kwas + słaba zasada | Około 7, brak ostrego skoku | Żaden; użyj pH-metru |
Zakresy zmiany barwy wskaźników
| Wskaźnik | Zakres pH | Barwa kwasowa | Barwa zasadowa |
|---|---|---|---|
| Oranż metylowy | 3,1–4,4 | Czerwona | Żółta |
| Czerwień metylowa | 4,4–6,2 | Czerwona | Żółta |
| Lakmus | 4,5–8,3 | Czerwona | Niebieska |
| Błękit bromotymolowy | 6,0–7,6 | Żółta | Niebieska |
| Fenoloftaleina | 8,2–10,0 | Bezbarwna | Różowa |
Ocena każdego wskaźnika wynika z błędu punktu końcowego: objętości w środku jego zakresu zmiany barwy w porównaniu z rzeczywistą objętością równoważnikową. Do 0,1% to wynik doskonały, do 0,5% dobry. Lakmus zmienia barwę zbyt stopniowo, by nadawał się do miareczkowania.
Przykłady z rozwiązaniem
HCl z NaOH
25,00 mL 0,100 M HCl, 0,100 M NaOH. Po 10,00 mL: 2,50 − 1,00 = 1,50 mmol H⁺ w 35,00 mL.
[H⁺] = 0,0429 M, pH 1,37. Przy 25,00 mL pH 7,00. Przy 30,00 mL: 0,500 mmol OH⁻ w 55,00 mL.
pH 1,37, 7,00 i 11,96
Kwas octowy z NaOH
25,00 mL 0,100 M CH₃COOH (pKa 4,76), 0,100 M NaOH.
Początkowe pH 2,88. Punkt półrównoważnikowy 12,50 mL, pH 4,76. Punkt równoważnikowy 25,00 mL: 0,0500 M octan.
pH w punkcie równoważnikowym 8,73: użyj fenoloftaleiny
Amoniak z HCl
25,00 mL 0,100 M NH₃ (pKb 4,75), 0,100 M HCl.
Początkowe pH 11,12. Punkt półrównoważnikowy pH 9,25 (pKa NH₄⁺). Punkt równoważnikowy: 0,0500 M NH₄⁺.
pH w punkcie równoważnikowym 5,28: użyj czerwieni metylowej
Kwas fosforowy z NaOH
25,00 mL 0,100 M H₃PO₄, 0,100 M NaOH. Skoki przy 25,00 i 50,00 mL.
pH przy 37,50 mL = pKa₂ = 7,20. Trzeci etap (pKa₃ 12,38) nie daje skoku.
pH w punktach równoważnikowych 4,70 i 9,67
Węglan sodu z HCl
25,00 mL 0,0500 M Na₂CO₃, 0,100 M HCl.
CO₃²⁻ → HCO₃⁻ przy 12,50 mL, potem HCO₃⁻ → H₂CO₃ przy 25,00 mL.
pH 8,34, a potem 3,98: oranż metylowy dla drugiego
Kwas szczawiowy z NaOH
25,00 mL 0,100 M H₂C₂O₄ (pKa 1,25 i 4,27), 0,100 M NaOH.
Wartości pKa są zbyt bliskie i zbyt niskie, by dać pierwszy skok. Oba protony są miareczkowane razem.
Jeden wyraźny punkt końcowy przy 50,00 mL, pH 8,40
Częste błędy
- Zakładanie pH 7 w każdym punkcie równoważnikowym. Tylko mocny kwas z mocną zasadą daje pH 7,00.
- Pomijanie objętości całkowitej. Stężenia po zmieszaniu liczy się na objętość analitu plus objętość titranta.
- Stosowanie równania Hendersona–Hasselbalcha przy 0 mL lub w punkcie równoważnikowym. Działa ono tylko wtedy, gdy zarówno HA, jak i A⁻ są obecne w istotnych ilościach.
- Dobór wskaźnika według „pH 7”. Wybierz wskaźnik, którego zakres zmiany barwy wypada na stromej części twojej krzywej.
- Liczenie każdego protonu jako widocznego skoku. Proton o pKa powyżej około 11 lub dwie wartości pKa różniące się o mniej niż około 3 jednostki nie dają osobnego, wyraźnego skoku.
- Mylenie mL i L. Mole = mol/L × objętość w L. Użycie mL wprost daje milimole, co jest w porządku, jeśli konsekwentnie się ich trzymasz.
Rysujesz kwasy, zasady i ich sprzężone formy? Szkicuj struktury i schematy reakcji do sprawozdania w MolDraw, darmowym edytorze struktur chemicznych online.
Otwórz edytor MolDrawNajczęściej zadawane pytania
Dlaczego pH w punkcie równoważnikowym nie zawsze wynosi 7?
W punkcie równoważnikowym kolba zawiera sól kwasu i zasady. Dla mocnego kwasu i mocnej zasady sól jest obojętna, więc pH = 7,00. Słaby kwas daje zasadową sprzężoną zasadę (0,050 M octan daje pH 8,73). Słaba zasada daje kwasowy sprzężony kwas (0,050 M NH4+ daje pH 5,28).
Jakie jest pH w punkcie półrównoważnikowym?
Połowa słabego kwasu została przekształcona w sprzężoną zasadę, więc [HA] = [A−] i pH = pKa. Dla kwasu octowego to pH 4,76. Dokładna wartość różni się nieco, gdy kwas jest stosunkowo mocny lub bardzo rozcieńczony, co pokazuje symulator.
Jakiego wskaźnika użyć przy miareczkowaniu słabego kwasu mocną zasadą?
Fenoloftaleiny. Jej zmiana barwy (pH od 8,2 do 10,0) wypada na stromej części krzywej, w pobliżu pH równoważnikowego około 8,7. Oranż metylowy zmienia barwę zdecydowanie za wcześnie i daje duży błąd.
Ile punktów równoważnikowych ma kwas fosforowy?
Dwa wyraźne. Dla 0,100 M H3PO4 i 0,100 M NaOH pojawiają się w pobliżu pH 4,7 i pH 9,7. Trzeci proton ma pKa 12,38, więc trzeci punkt równoważnikowy nie daje w wodzie widocznego skoku.
Czym różni się punkt równoważnikowy od punktu końcowego?
Punkt równoważnikowy to moment, w którym liczba moli titranta dokładnie odpowiada analitowi. Punkt końcowy to moment zmiany barwy wskaźnika. Dobry wskaźnik sprawia, że punkt końcowy wypada w granicach ułamka procenta od punktu równoważnikowego.
Jak obliczyć pH przed punktem równoważnikowym słabego kwasu?
Wyznacz liczbę moli pozostałego HA i powstałego A−, a następnie użyj pH = pKa + log(mole A− / mole HA). Dla 25,00 mL 0,100 M kwasu octowego po dodaniu 20,00 mL 0,100 M NaOH: pH = 4.76 + log(2.00 / 0.50) = 5,36.
Powiązane narzędzia chemiczne
Chcesz pełną metodę z większą liczbą przykładów? Przeczytaj poradnik o krzywych miareczkowania. Musisz naszkicować cząsteczki do sprawozdania? Rysuj struktury chemiczne online w MolDraw.
Ostatnia aktualizacja: