MolDraw › Công cụ hóa học › Mô phỏng đường cong chuẩn độ
Mô phỏng đường cong chuẩn độ
Tóm tắt: Công cụ mô phỏng đường cong chuẩn độ này vẽ pH theo thể tích dung dịch chuẩn cho acid mạnh, acid yếu, base yếu và acid đa chức như H₃PO₄. Nó đánh dấu pH ban đầu, mỗi điểm tương đương, các điểm nửa tương đương nơi pH = pKa và vùng đệm, rồi gợi ý chất chỉ thị. Miễn phí và chạy ngay trên trình duyệt.
Chọn chất cần chuẩn độ trong bình, nhập nồng độ và thể tích của nó cùng nồng độ dung dịch chuẩn. Đường cong cập nhật ngay khi bạn gõ. Bảng kết quả liệt kê các điểm tương đương và nửa tương đương, và bảng chất chỉ thị đánh giá từng chất chỉ thị thông dụng theo sai số điểm cuối. Lưu đồ thị bằng Xuất PNG hoặc dữ liệu bằng Xuất CSV.
pH tại các thể tích đã chọn
Cách tính đường cong chuẩn độ
Công cụ mô phỏng không chuyển qua lại giữa các công thức riêng cho từng vùng. Nó giải một phương trình bảo toàn điện tích tại mọi thể tích, nên đường cong chính xác ở điểm bắt đầu, trong vùng đệm, tại mỗi điểm tương đương và sau đó:
[H⁺] + [Na⁺] = [OH⁻] + [A⁻] + 2[A²⁻] + 3[A³⁻] + [Cl⁻] Kw = [H⁺][OH⁻] = 1.0 × 10⁻¹⁴
Các công thức rút gọn trong sách giáo khoa dưới đây cho kết quả gần như giống hệt và là những gì bạn dùng khi đi thi.
| Vùng | Acid yếu HA + NaOH | Ví dụ: 25,00 mL CH₃COOH 0,100 M |
|---|---|---|
| Bắt đầu (0 mL) | [H⁺] = √(Ka × C) | pH 2.88 |
| Vùng đệm | pH = pKa + log(n A⁻ / n HA) | 20,00 mL: pH 5,36 |
| Nửa tương đương | pH = pKa | 12,50 mL: pH 4,76 |
| Tương đương | [OH⁻] = √(Kb × C muối), Kb = Kw / Ka | 25,00 mL: pH 8,73 |
| Sau tương đương | [OH⁻] = NaOH dư ÷ tổng thể tích | 30,00 mL: pH 11,96 |
pH tại điểm tương đương theo kiểu chuẩn độ
| Chuẩn độ | pH tại điểm tương đương | Chất chỉ thị phù hợp |
|---|---|---|
| Acid mạnh + base mạnh | 7.00 | Phenolphthalein, methyl đỏ, bromothymol xanh, methyl da cam |
| Acid yếu + base mạnh | Trên 7 (8,73 với acetic acid 0,1 M) | Phenolphthalein |
| Base yếu + acid mạnh | Dưới 7 (5,28 với ammonia 0,1 M) | Methyl đỏ, methyl da cam |
| Acid yếu + base yếu | Gần 7, không có bước nhảy rõ | Không có; hãy dùng máy đo pH |
Khoảng đổi màu của chất chỉ thị
| Chất chỉ thị | Khoảng pH | Màu trong acid | Màu trong base |
|---|---|---|---|
| Methyl da cam | 3,1 đến 4,4 | Đỏ | Vàng |
| Methyl đỏ | 4,4 đến 6,2 | Đỏ | Vàng |
| Quỳ | 4,5 đến 8,3 | Đỏ | Xanh lam |
| Bromothymol xanh | 6,0 đến 7,6 | Vàng | Xanh lam |
| Phenolphthalein | 8,2 đến 10,0 | Không màu | Hồng |
Đánh giá cho mỗi chất chỉ thị dựa trên sai số điểm cuối: thể tích tại giữa khoảng đổi màu so với thể tích tương đương thực. Trong vòng 0,1% là rất tốt, trong vòng 0,5% là tốt. Quỳ đổi màu quá từ từ nên không dùng cho chuẩn độ.
Ví dụ minh họa
HCl với NaOH
25,00 mL HCl 0,100 M, NaOH 0,100 M. Sau 10,00 mL: 2,50 − 1,00 = 1,50 mmol H⁺ trong 35,00 mL.
[H⁺] = 0,0429 M, pH 1,37. Tại 25,00 mL pH 7,00. Tại 30,00 mL: 0,500 mmol OH⁻ trong 55,00 mL.
pH 1,37, 7,00 và 11,96
Acetic acid với NaOH
25,00 mL CH₃COOH 0,100 M (pKa 4,76), NaOH 0,100 M.
pH ban đầu 2,88. Nửa tương đương 12,50 mL, pH 4,76. Tương đương 25,00 mL: acetate 0,0500 M.
pH tương đương 8,73: dùng phenolphthalein
Ammonia với HCl
25,00 mL NH₃ 0,100 M (pKb 4,75), HCl 0,100 M.
pH ban đầu 11,12. Nửa tương đương pH 9,25 (pKa của NH₄⁺). Tương đương: NH₄⁺ 0,0500 M.
pH tương đương 5,28: dùng methyl đỏ
Phosphoric acid với NaOH
25,00 mL H₃PO₄ 0,100 M, NaOH 0,100 M. Các bước nhảy ở 25,00 và 50,00 mL.
pH tại 37,50 mL = pKa₂ = 7,20. Bước thứ ba (pKa₃ 12,38) không có bước nhảy.
pH tương đương 4,70 và 9,67
Sodium carbonate với HCl
25,00 mL Na₂CO₃ 0,0500 M, HCl 0,100 M.
CO₃²⁻ → HCO₃⁻ tại 12,50 mL, rồi HCO₃⁻ → H₂CO₃ tại 25,00 mL.
pH 8,34 rồi 3,98: dùng methyl da cam cho điểm thứ hai
Oxalic acid với NaOH
25,00 mL H₂C₂O₄ 0,100 M (pKa 1,25 và 4,27), NaOH 0,100 M.
Các giá trị pKa quá gần nhau và quá thấp để có bước nhảy thứ nhất. Cả hai proton được chuẩn độ cùng lúc.
Một điểm cuối rõ ràng tại 50,00 mL, pH 8,40
Lỗi thường gặp
- Cho rằng pH bằng 7 tại mọi điểm tương đương. Chỉ acid mạnh với base mạnh mới cho pH 7,00.
- Quên tổng thể tích. Nồng độ sau khi trộn dùng thể tích chất cần chuẩn độ cộng thể tích dung dịch chuẩn.
- Dùng Henderson-Hasselbalch tại 0 mL hoặc tại điểm tương đương. Nó chỉ đúng khi cả HA và A⁻ đều có mặt với lượng đáng kể.
- Chọn chất chỉ thị theo "pH 7". Hãy chọn chất chỉ thị có khoảng đổi màu nằm trên đoạn dốc của đường cong.
- Tính mọi proton là một bước nhảy nhìn thấy được. Proton có pKa trên khoảng 11, hoặc hai giá trị pKa cách nhau dưới khoảng 3 đơn vị, không cho bước nhảy riêng rõ ràng.
- Nhầm mL và L. Số mol = mol/L × thể tích theo L. Dùng trực tiếp mL sẽ cho milimol, vẫn đúng nếu bạn nhất quán.
Cần vẽ acid, base và dạng liên hợp của chúng? Phác thảo cấu trúc và sơ đồ phản ứng cho báo cáo thí nghiệm trong MolDraw, trình soạn thảo cấu trúc hóa học trực tuyến miễn phí.
Mở trình soạn thảo MolDrawCâu hỏi thường gặp
Vì sao pH tại điểm tương đương không phải lúc nào cũng bằng 7?
Tại điểm tương đương, bình chứa muối của acid và base. Với acid mạnh và base mạnh, muối trung tính nên pH = 7,00. Acid yếu cho base liên hợp có tính base (acetate 0,050 M cho pH 8,73). Base yếu cho acid liên hợp có tính acid (NH4+ 0,050 M cho pH 5,28).
pH tại điểm nửa tương đương là bao nhiêu?
Một nửa lượng acid yếu đã chuyển thành base liên hợp, nên [HA] = [A−] và pH = pKa. Với acetic acid, giá trị này là pH 4,76. Giá trị chính xác hơi khác khi acid khá mạnh hoặc rất loãng, điều mà công cụ mô phỏng có thể cho thấy.
Nên dùng chất chỉ thị nào khi chuẩn độ acid yếu bằng base mạnh?
Phenolphthalein. Khoảng đổi màu của nó (pH 8,2 đến 10,0) nằm trên đoạn dốc của đường cong gần pH tương đương khoảng 8,7. Methyl da cam đổi màu quá sớm và gây sai số lớn.
Phosphoric acid có bao nhiêu điểm tương đương?
Hai điểm rõ ràng. Với H3PO4 0,100 M và NaOH 0,100 M, chúng xuất hiện gần pH 4,7 và pH 9,7. Proton thứ ba có pKa 12,38, nên điểm tương đương thứ ba không cho bước nhảy nhìn thấy được trong nước.
Điểm tương đương và điểm cuối chuẩn độ khác nhau thế nào?
Điểm tương đương là khi số mol dung dịch chuẩn đúng bằng số mol chất cần chuẩn độ. Điểm cuối là khi chất chỉ thị đổi màu. Chất chỉ thị tốt làm điểm cuối nằm trong phạm vi một phần nhỏ của một phần trăm so với điểm tương đương.
Tính pH trước điểm tương đương của acid yếu như thế nào?
Tìm số mol HA còn lại và số mol A− tạo thành, rồi dùng pH = pKa + log(số mol A− / số mol HA). Với 25,00 mL acetic acid 0,100 M sau khi thêm 20,00 mL NaOH 0,100 M: pH = 4.76 + log(2.00 / 0.50) = 5,36.
Công cụ hóa học liên quan
Muốn xem đầy đủ phương pháp với nhiều ví dụ hơn? Đọc hướng dẫn về đường cong chuẩn độ. Cần vẽ phân tử cho báo cáo? Vẽ cấu trúc hóa học trực tuyến với MolDraw.
Cập nhật lần cuối: