Chemistry Labs

11年生

酸塩基・酸化還元・キレート・沈殿滴定

濃度が分かっている溶液を、反応が完了するまで加えて、未知の濃度を求める。

直観直観:色が変わるまで加える

滴定では、濃度が分かっている溶液(滴定液)をビュレットから、量りとった未知の溶液に、反応がちょうど完了するまで加えます。その瞬間が当量点で、その近くで色が変わる指示薬の変色点(終点)が、止めどきを教えてくれます。

滴定曲線:25 mLの酸にNaOHを加えていったときのpH。当量点と動かせる点つき。
25 mLの酸を同じ濃度の NaOH\ce{NaOH} で滴定するので、当量点は25 mLです。強酸 HCl\ce{HCl} と弱酸 CHX3COOH\ce{CH3COOH} を比べてみましょう。

学校学校レベル:計算

HCl+NaOH→NaCl+HX2O\ce{HCl + NaOH -> NaCl + H2O}
n(HX+)=n(OHX−)  ⇒  CaVa=CbVbn(\ce{H+}) = n(\ce{OH-}) \;\Rightarrow\; C_a V_a = C_b V_b

例: HCl\ce{HCl} の滴定

濃度未知の HCl\ce{HCl} 20.0 mL が当量点に達するのに、0.100 mol/L の NaOH\ce{NaOH} が25.0 mL必要だった。CaC_a を求めなさい。

解答

Ca=CbVb/Va=0.100×25.0/20.0=0.125C_a = C_b V_b / V_a = 0.100 \times 25.0 / 20.0 = 0.125 mol/L。

3Dの滴定。ビュレットの NaOH を指示薬入りの酸に滴下し、当量点で液の色が変わる。
強酸で NaOH\ce{NaOH} の体積を 25 mL 超まで動かし、フェノールフタレインが赤紫に変わる様子を見よう。他の指示薬や弱酸も試してみる。隅に実際の pH が表示される。

大学大学:曲線を読む

強酸と強塩基では、当量点は pH=7\text{pH} = 7 で、pHの跳びが非常に急です。弱酸 CHX3COOH\ce{CH3COOH}(Ka=1.8×10−5K_a = 1.8\times10^{-5})では、当量点の溶液に弱塩基の酢酸イオンが含まれるため、当量点は7より上にあります。半当量点では pH=pKa≈4.74\text{pH} = \text{p}K_a \approx 4.74 となり、これが KaK_a の測り方です。

pH=pKa+log⁡[AX−][HA]\text{pH} = \text{p}K_a + \log\frac{[\ce{A-}]}{[\ce{HA}]}