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

คำตอบโดยย่อ: กรดแอซีติก 0.100 M 25.00 mL กับ NaOH 0.100 M: pH เริ่มต้น 2.88 จุดกึ่งสมมูลที่ 12.50 mL มี pH 4.76 (= pKa) จุดสมมูลที่ 25.00 mL มี pH 8.73 ฟีนอล์ฟทาลีน (8.2 ถึง 10.0) เป็นอินดิเคเตอร์ที่เหมาะสม

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

ช่วงกรดอ่อน HA + NaOHตัวอย่าง: CH₃COOH 0.100 M 25.00 mL
เริ่มต้น (0 mL)[H⁺] = √(Ka × C)pH 2.88
ช่วงบัฟเฟอร์pH = pKa + log(n A⁻ / n HA)20.00 mL: pH 5.36
จุดกึ่งสมมูลpH = pKa12.50 mL: pH 4.76
จุดสมมูล[OH⁻] = √(Kb × C เกลือ), Kb = Kw / Ka25.00 mL: pH 8.73
หลังจุดสมมูล[OH⁻] = NaOH ส่วนเกิน ÷ ปริมาตรรวม30.00 mL: pH 11.96

pH ที่จุดสมมูลตามชนิดการไทเทรต

การไทเทรตpH ที่จุดสมมูลอินดิเคเตอร์ที่เหมาะสม
กรดแก่ + เบสแก่7.00ฟีนอล์ฟทาลีน เมทิลเรด บรอมไทมอลบลู เมทิลออเรนจ์
กรดอ่อน + เบสแก่มากกว่า 7 (8.73 สำหรับกรดแอซีติก 0.1 M)ฟีนอล์ฟทาลีน
เบสอ่อน + กรดแก่น้อยกว่า 7 (5.28 สำหรับแอมโมเนีย 0.1 M)เมทิลเรด เมทิลออเรนจ์
กรดอ่อน + เบสอ่อนใกล้ 7 ไม่มีการกระโดดที่ชัดเจนไม่มี ให้ใช้เครื่องวัด pH

ช่วงการเปลี่ยนสีของอินดิเคเตอร์

อินดิเคเตอร์ช่วง pHสีในกรดสีในเบส
เมทิลออเรนจ์3.1 ถึง 4.4แดงเหลือง
เมทิลเรด4.4 ถึง 6.2แดงเหลือง
ลิตมัส4.5 ถึง 8.3แดงน้ำเงิน
บรอมไทมอลบลู6.0 ถึง 7.6เหลืองน้ำเงิน
ฟีนอล์ฟทาลีน8.2 ถึง 10.0ไม่มีสีชมพู

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

ต้องการวาดกรด เบส และคู่คอนจูเกต? ร่างโครงสร้างและแผนภาพปฏิกิริยาสำหรับรายงานการทดลองใน MolDraw ตัวแก้ไขโครงสร้างเคมีออนไลน์ฟรี

เปิดตัวแก้ไข MolDraw

คำถามที่พบบ่อย

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: