Toolyard

Симулятор кривой титрования

Уравнения этой модели

C_a V_a × n = C_b V_e
C_aКонцентрация анализируемого вещества C_a (моль/л)то, что титрование должно найти; здесь оно задано, чтобы можно было проверить результат
V_aОбъём анализируемого вещества V_a (мл)отмерено в колбу пипеткой
C_bКонцентрация титранта C_b (моль/л)раствор в бюретке: NaOH для кислоты, HCl для основания
nпротонов, отдаваемых одной молекулой1 для HCl и уксусной кислоты; у фосфорной кислоты их три, и первые две видны на кривой как отдельные ступени
V_eобъём эквивалентностидобавленный титрант, когда он ровно нейтрализовал анализируемое вещество

При текущих значениях:

pH = −log₁₀ [H₃O⁺], [H₃O⁺] [OH⁻] = K_w = 10⁻¹⁴
[H₃O⁺]концентрация ионов гидроксониянаходится на каждой капле решением уравнения баланса зарядов ниже
[OH⁻]концентрация гидроксид-ионоввода держит их произведение равным 10⁻¹⁴ при 25 °C
pHpH в колбекривая растёт медленно, затем круто около точки эквивалентности, затем выравнивается

При текущих значениях:

[H₃O⁺] + [Na⁺] + [BH⁺] = [OH⁻] + [Cl⁻] + [A⁻]
[A⁻]анионы слабой кислотыC × Ka ÷ (Ka + [H₃O⁺]) для каждого протона; раствор должен оставаться электронейтральным, что однозначно задаёт [H₃O⁺]
[Na⁺], [Cl⁻]ионы сильного основания и кислотыони никогда не реагируют, поэтому это просто добавленные моли, делённые на общий объём
pH = pKa + log₁₀ ([A⁻] ÷ [HA])
pKaконстанта диссоциации кислоты, как −log₁₀ Kaпри половине объёма эквивалентности [A⁻] = [HA], поэтому pH там равен pKa — так титрование его и измеряет
[A⁻] ÷ [HA]отношение основной и кислотной формыуравнение Хендерсона — Хассельбаха выполняется в буферной области, на пологом участке кривой слабой кислоты

При текущих значениях:

переход = 1 ÷ (1 + 10^(pK_In − pH))
pK_Inсобственная pKa индикаторасередина его интервала перехода; хороший индикатор меняет цвет на крутом участке кривой
переходдоля индикатора в основной окраскеконечная точка — где он изменился наполовину; разница между конечной точкой и точкой эквивалентности — ошибка титрования

При текущих значениях:

Как пользоваться симулятором титрования

  1. Выберите анализируемое вещество в колбе, его концентрацию и объём и концентрацию титранта в бюретке: гидроксид натрия для кислоты, соляную кислоту для основания. Выберите индикатор. Кран открывается сразу, и титрант капает в колбу, а мешалка его перемешивает.
  2. Следите за pH-метром и цветом колбы. График по ходу рисует кривую титрования поверх полной кривой серым; красные линии отмечают объём эквивалентности, а розовая — середину интервала перехода индикатора. С отмеченным «Закрыть кран, когда индикатор меняет цвет» кран закрывается в конечной точке; нажмите «Воспроизвести», чтобы продолжить дальше, или добавляйте у конца по одной капле.
  3. Сравните конечную точку с точкой эквивалентности, чтобы увидеть ошибку титрования, и прочитайте pH в точке полуэквивалентности, равный pKa слабой кислоты. Калькулятор pH и Калькулятор молярности делают те же расчёты для одного раствора, а Калькулятор буферов рассчитывает буферную область.

Частые вопросы

Что такое точка эквивалентности?

Момент, когда титрант ровно нейтрализовал анализируемое вещество: моли добавленного основания равны молям имеющейся кислоты, C_a V_a = C_b V_e. Для сильной кислоты с сильным основанием pH там равен 7. Для слабой кислоты он выше 7, потому что оставшееся сопряжённое основание слабо щелочное; для слабого основания — ниже 7.

Чем конечная точка отличается от точки эквивалентности?

Точка эквивалентности — факт химии; конечная точка — то, что вы видите, момент смены цвета индикатора. Хорошо подобранный индикатор меняет цвет на крутом участке кривой, поэтому они расходятся на долю капли. Фенолфталеин подходит для слабых кислот с сильными основаниями; метиловый оранжевый — для сильных кислот со слабыми основаниями; для сильной кислоты с сильным основанием годится почти любой, потому что скачок идёт примерно от pH 3 до 11.

Как титрование находит pKa?

На полпути к точке эквивалентности половина слабой кислоты превращена в сопряжённое основание, поэтому [A⁻] = [HA], и по уравнению Хендерсона — Хассельбаха pH = pKa. Прочитайте pH при половине объёма эквивалентности — и у вас есть pKa. Этот пологий участок кривой — буферная область.

Почему у фосфорной кислоты два скачка?

У неё три протона, которые отщепляются при очень разных pH (pKa 2,15, 7,20 и 12,35). Каждый даёт свою ступень на кривой — при одном и двух объёмах первой эквивалентности. Третий протон слишком слаб, чтобы дать скачок в воде.

Как рассчитывается pH?

Точно, на каждой капле: симуляция решает уравнение электронейтральности раствора [H₃O⁺] + [Na⁺] = [OH⁻] + [Cl⁻] + [A⁻] с константами диссоциации кислоты и ионным произведением воды 10⁻¹⁴. Это одно уравнение охватывает начало, буферную область, точку эквивалентности и избыток титранта без переключения между приближениями.

Пишет, что WebGL выключен.

Для 3D-вида нужен WebGL, который есть во всех современных браузерах. Он может быть выключен, если в настройках браузера отключено аппаратное ускорение или графический драйвер очень старый. Включите аппаратное ускорение или попробуйте другой браузер.

Загружается ли что-нибудь?

Нет. Симуляцию рисует ваш собственный браузер с помощью WebGL; ничего никуда не отправляется, и после загрузки страницы она работает и офлайн.

Ещё симуляции по химии

Ещё научные симуляции

Симулятор движения тела, брошенного под угломСимулятор маятникаСимулятор опыта с двумя щелямиСимулятор электрического поляСимулятор орбитСимулятор пружинного маятникаСимулятор рассеяния РезерфордаСобытие в коллайдереСимулятор радиоактивного распадаСимулятор атома БораСимулятор диффузии и осмосаПросмотр сворачивания ДНК и РНКСимулятор роста бактерийСимулятор центрифугиСимулятор линз и зеркалСимулятор стоячих волнСимулятор эффекта ДоплераСимулятор столкновений и импульсаСимулятор RC- и RL-цепейСимулятор заряженной частицы в магнитном полеСимулятор излучения абсолютно чёрного телаСимулятор специальной теории относительностиСимулятор преломления и полного внутреннего отраженияСимулятор последовательных и параллельных цепейСимулятор течения жидкости и закона БернуллиСимулятор электромагнитной индукции3D-просмотр атомных орбиталейСимулятор ферментативной кинетикиСимулятор потенциала действияСимулятор ПЦРСимулятор естественного отбора и популяционной генетикиСимулятор сердца и сердечного циклаСимулятор гель-электрофорезаСимулятор митоза и мейозаСимулятор синтеза белка: транскрипция и трансляцияСимулятор фотосинтеза и лимитирующих факторовСимулятор популяций хищников и жертвСимулятор распространения эпидемии: SIR и SEIRСимулятор времён года и продолжительности дняСимулятор тектоники плит и землетрясенийСимулятор фаз Луны, приливов и затменийСимулятор парникового эффектаСимулятор эволюции звёзд и диаграммы Герцшпрунга — РасселаСимулятор доски ГальтонаСимулятор рядов Фурье

Похожие калькуляторы и инструменты

Похожие симуляции

Руководства