MolDraw › เครื่องมือเคมี › โปรแกรมจำลองกราฟการไทเทรต
เครื่องจำลองกราฟการไทเทรต
สรุปสั้น ๆ: โปรแกรมจำลองกราฟการไทเทรตนี้พล็อต pH เทียบกับปริมาตรสารไทแทรนต์สำหรับกรดแก่ กรดอ่อน เบสอ่อน และกรดหลายโปรตอน เช่น H₃PO₄ แสดง pH เริ่มต้น จุดสมมูลแต่ละจุด จุดกึ่งสมมูลที่ pH = pKa และช่วงบัฟเฟอร์ แล้วแนะนำอินดิเคเตอร์ ใช้งานฟรีและทำงานในเว็บเบราว์เซอร์
เลือกสารที่ถูกวิเคราะห์ในขวด ป้อนความเข้มข้นและปริมาตร และความเข้มข้นของสารไทแทรนต์ กราฟจะอัปเดตขณะพิมพ์ แผงผลลัพธ์แสดงจุดสมมูลและจุดกึ่งสมมูล และตารางอินดิเคเตอร์จะให้คะแนนอินดิเคเตอร์ทั่วไปแต่ละชนิดตามความคลาดเคลื่อนของจุดยุติ บันทึกกราฟด้วย ส่งออก PNG หรือข้อมูลด้วย ส่งออก CSV
pH ที่ปริมาตรที่เลือก
วิธีคำนวณกราฟการไทเทรต
โปรแกรมจำลองไม่ได้สลับใช้สูตรแยกกันในแต่ละช่วง แต่แก้สมดุลประจุสมการเดียวที่ทุกปริมาตร กราฟจึงถูกต้องตั้งแต่จุดเริ่มต้น ในช่วงบัฟเฟอร์ ที่จุดสมมูลแต่ละจุด และหลังจากนั้น:
[H⁺] + [Na⁺] = [OH⁻] + [A⁻] + 2[A²⁻] + 3[A³⁻] + [Cl⁻] Kw = [H⁺][OH⁻] = 1.0 × 10⁻¹⁴
วิธีลัดตามตำราด้านล่างให้ตัวเลขเกือบเท่ากัน และเป็นวิธีที่ใช้ในการสอบ
| ช่วง | กรดอ่อน HA + NaOH | ตัวอย่าง: CH₃COOH 0.100 M 25.00 mL |
|---|---|---|
| เริ่มต้น (0 mL) | [H⁺] = √(Ka × C) | pH 2.88 |
| ช่วงบัฟเฟอร์ | pH = pKa + log(n A⁻ / n HA) | 20.00 mL: pH 5.36 |
| จุดกึ่งสมมูล | pH = pKa | 12.50 mL: pH 4.76 |
| จุดสมมูล | [OH⁻] = √(Kb × C เกลือ), Kb = Kw / Ka | 25.00 mL: pH 8.73 |
| หลังจุดสมมูล | [OH⁻] = NaOH ส่วนเกิน ÷ ปริมาตรรวม | 30.00 mL: pH 11.96 |
pH ที่จุดสมมูลตามชนิดการไทเทรต
| การไทเทรต | pH ที่จุดสมมูล | อินดิเคเตอร์ที่เหมาะสม |
|---|---|---|
| กรดแก่ + เบสแก่ | 7.00 | ฟีนอล์ฟทาลีน เมทิลเรด บรอมไทมอลบลู เมทิลออเรนจ์ |
| กรดอ่อน + เบสแก่ | มากกว่า 7 (8.73 สำหรับกรดแอซีติก 0.1 M) | ฟีนอล์ฟทาลีน |
| เบสอ่อน + กรดแก่ | น้อยกว่า 7 (5.28 สำหรับแอมโมเนีย 0.1 M) | เมทิลเรด เมทิลออเรนจ์ |
| กรดอ่อน + เบสอ่อน | ใกล้ 7 ไม่มีการกระโดดที่ชัดเจน | ไม่มี ให้ใช้เครื่องวัด pH |
ช่วงการเปลี่ยนสีของอินดิเคเตอร์
| อินดิเคเตอร์ | ช่วง pH | สีในกรด | สีในเบส |
|---|---|---|---|
| เมทิลออเรนจ์ | 3.1 ถึง 4.4 | แดง | เหลือง |
| เมทิลเรด | 4.4 ถึง 6.2 | แดง | เหลือง |
| ลิตมัส | 4.5 ถึง 8.3 | แดง | น้ำเงิน |
| บรอมไทมอลบลู | 6.0 ถึง 7.6 | เหลือง | น้ำเงิน |
| ฟีนอล์ฟทาลีน | 8.2 ถึง 10.0 | ไม่มีสี | ชมพู |
ผลประเมินของแต่ละอินดิเคเตอร์มาจากความคลาดเคลื่อนของจุดยุติ คือปริมาตรที่กึ่งกลางช่วงเปลี่ยนสีเทียบกับปริมาตรที่จุดสมมูลจริง คลาดไม่เกิน 0.1% ถือว่าดีเยี่ยม ไม่เกิน 0.5% ถือว่าดี ลิตมัสเปลี่ยนสีช้าเกินไปสำหรับการไทเทรต
ตัวอย่างโจทย์
HCl กับ NaOH
HCl 0.100 M 25.00 mL, NaOH 0.100 M หลังเติม 10.00 mL: H⁺ 2.50 − 1.00 = 1.50 mmol ใน 35.00 mL
[H⁺] = 0.0429 M, pH 1.37 ที่ 25.00 mL pH 7.00 ที่ 30.00 mL: OH⁻ 0.500 mmol ใน 55.00 mL
pH 1.37, 7.00 และ 11.96
กรดแอซีติกกับ NaOH
CH₃COOH 0.100 M 25.00 mL (pKa 4.76), NaOH 0.100 M
pH เริ่มต้น 2.88 จุดกึ่งสมมูล 12.50 mL, pH 4.76 จุดสมมูล 25.00 mL: แอซิเตต 0.0500 M
pH ที่จุดสมมูล 8.73: ใช้ฟีนอล์ฟทาลีน
แอมโมเนียกับ HCl
NH₃ 0.100 M 25.00 mL (pKb 4.75), HCl 0.100 M
pH เริ่มต้น 11.12 จุดกึ่งสมมูล pH 9.25 (pKa ของ NH₄⁺) จุดสมมูล: NH₄⁺ 0.0500 M
pH ที่จุดสมมูล 5.28: ใช้เมทิลเรด
กรดฟอสฟอริกกับ NaOH
H₃PO₄ 0.100 M 25.00 mL, NaOH 0.100 M มีขั้นที่ 25.00 และ 50.00 mL
pH ที่ 37.50 mL = pKa₂ = 7.20 ขั้นที่สาม (pKa₃ 12.38) ไม่มีการกระโดด
pH ที่จุดสมมูล 4.70 และ 9.67
โซเดียมคาร์บอเนตกับ HCl
Na₂CO₃ 0.0500 M 25.00 mL, HCl 0.100 M
CO₃²⁻ → HCO₃⁻ ที่ 12.50 mL จากนั้น HCO₃⁻ → H₂CO₃ ที่ 25.00 mL
pH 8.34 แล้ว 3.98: ใช้เมทิลออเรนจ์สำหรับจุดที่สอง
กรดออกซาลิกกับ NaOH
H₂C₂O₄ 0.100 M 25.00 mL (pKa 1.25 และ 4.27), NaOH 0.100 M
ค่า pKa ใกล้กันเกินไปและต่ำเกินไปจนไม่มีการกระโดดครั้งแรก โปรตอนทั้งสองถูกไทเทรตไปพร้อมกัน
จุดยุติชัดเจนหนึ่งจุดที่ 50.00 mL, pH 8.40
ข้อผิดพลาดที่พบบ่อย
- คิดว่า pH เป็น 7 ที่จุดสมมูลทุกจุด มีเพียงกรดแก่กับเบสแก่เท่านั้นที่ให้ pH 7.00
- ลืมปริมาตรรวม ความเข้มข้นหลังผสมใช้ปริมาตรสารที่ถูกวิเคราะห์บวกปริมาตรสารไทแทรนต์
- ใช้สมการ Henderson-Hasselbalch ที่ 0 mL หรือที่จุดสมมูล สมการนี้ใช้ได้เฉพาะเมื่อมีทั้ง HA และ A⁻ ในปริมาณที่มีนัยสำคัญ
- เลือกอินดิเคเตอร์จาก "pH 7" เลือกอินดิเคเตอร์ที่ช่วงเปลี่ยนสีอยู่ในช่วงชันของกราฟของคุณ
- นับทุกโปรตอนเป็นขั้นที่มองเห็นได้ โปรตอนที่มี pKa สูงกว่าประมาณ 11 หรือค่า pKa สองค่าที่ห่างกันน้อยกว่าประมาณ 3 หน่วย จะไม่ให้การกระโดดแยกที่ชัดเจน
- สับสน mL กับ L โมล = mol/L × ปริมาตรเป็น L การใช้ mL โดยตรงจะได้มิลลิโมล ซึ่งใช้ได้ถ้าใช้หน่วยสม่ำเสมอ
ต้องการวาดกรด เบส และคู่คอนจูเกต? ร่างโครงสร้างและแผนภาพปฏิกิริยาสำหรับรายงานการทดลองใน MolDraw ตัวแก้ไขโครงสร้างเคมีออนไลน์ฟรี
เปิดตัวแก้ไข MolDrawคำถามที่พบบ่อย
ทำไม pH ที่จุดสมมูลจึงไม่ได้เป็น 7 เสมอ?
ที่จุดสมมูล ในขวดมีเกลือของกรดและเบส สำหรับกรดแก่กับเบสแก่ เกลือเป็นกลาง pH = 7.00 กรดอ่อนให้เบสคอนจูเกตที่เป็นเบส (แอซิเตต 0.050 M ให้ pH 8.73) เบสอ่อนให้กรดคอนจูเกตที่เป็นกรด (NH4+ 0.050 M ให้ pH 5.28)
pH ที่จุดกึ่งสมมูลเป็นเท่าใด?
กรดอ่อนครึ่งหนึ่งถูกเปลี่ยนเป็นเบสคอนจูเกต ดังนั้น [HA] = [A−] และ pH = pKa สำหรับกรดแอซีติกคือ pH 4.76 ค่าจริงจะต่างไปเล็กน้อยเมื่อกรดค่อนข้างแก่หรือเจือจางมาก ซึ่งโปรแกรมจำลองจะแสดงให้เห็น
ควรใช้อินดิเคเตอร์ใดสำหรับการไทเทรตกรดอ่อนกับเบสแก่?
ฟีนอล์ฟทาลีน การเปลี่ยนสี (pH 8.2 ถึง 10.0) อยู่ในช่วงชันของกราฟใกล้ pH ที่จุดสมมูลประมาณ 8.7 ส่วนเมทิลออเรนจ์เปลี่ยนสีเร็วเกินไปมากและให้ความคลาดเคลื่อนสูง
กรดฟอสฟอริกมีจุดสมมูลกี่จุด?
มีสองจุดที่ชัดเจน เมื่อใช้ H3PO4 0.100 M และ NaOH 0.100 M จะปรากฏใกล้ pH 4.7 และ pH 9.7 โปรตอนที่สามมี pKa 12.38 จุดสมมูลที่สามจึงไม่เห็นการกระโดดของ pH ในน้ำ
จุดสมมูลกับจุดยุติต่างกันอย่างไร?
จุดสมมูลคือจุดที่จำนวนโมลของสารไทแทรนต์พอดีกับสารที่ถูกวิเคราะห์ จุดยุติคือจุดที่อินดิเคเตอร์เปลี่ยนสี อินดิเคเตอร์ที่ดีจะทำให้จุดยุติคลาดจากจุดสมมูลไม่ถึงหนึ่งเปอร์เซ็นต์
จะคำนวณ pH ก่อนถึงจุดสมมูลของกรดอ่อนได้อย่างไร?
หาจำนวนโมลของ HA ที่เหลือและโมลของ A− ที่เกิดขึ้น แล้วใช้ pH = pKa + log(โมล A− / โมล HA) สำหรับกรดแอซีติก 0.100 M 25.00 mL หลังเติม NaOH 0.100 M 20.00 mL: pH = 4.76 + log(2.00 / 0.50) = 5.36
เครื่องมือเคมีที่เกี่ยวข้อง
ต้องการวิธีฉบับเต็มพร้อมตัวอย่างเพิ่มเติม? อ่านคู่มือกราฟการไทเทรต ต้องการร่างโมเลกุลสำหรับรายงาน? วาดโครงสร้างเคมีออนไลน์ด้วย MolDraw
อัปเดตล่าสุด: