احسب تركيز المادة من بيانات المعايرة عن طريق إدخال قراءات burette وتركيز المادة المعايرة وحجم المادة. احصل على نتائج دقيقة وفورية للاستخدام في المختبرات والتعليم.
الصيغة المستخدمة:
تركيز المادة التحليلية:
تُعتبر المعايرة تقنية تحليلية أساسية في الكيمياء تُستخدم لتحديد تركيز محلول غير معروف (المحلول المدروس) من خلال تفاعله مع محلول معروف التركيز (المعاير). تُبسط حاسبة المعايرة هذه العملية من خلال أتمتة الحسابات الرياضية المعنية، مما يسمح للكيميائيين والطلاب والمحترفين في المختبرات بالحصول على نتائج دقيقة بسرعة وكفاءة. من خلال إدخال قراءات البوريت الأولية والنهائية، وتركيز المعاير، وحجم المحلول المدروس، تطبق هذه الحاسبة الصيغة القياسية للمعايرة لتحديد التركيز المجهول بدقة.
تُعتبر المعايرات ضرورية في العديد من التحليلات الكيميائية، من تحديد حموضة المحاليل إلى تحليل تركيز المكونات الفعالة في الأدوية. تؤثر دقة حسابات المعايرة بشكل مباشر على نتائج الأبحاث وعمليات مراقبة الجودة والتجارب التعليمية. يشرح هذا الدليل الشامل كيفية عمل حاسبتنا للمعايرة، والمبادئ الأساسية، وكيفية تفسير وتطبيق النتائج في السيناريوهات العملية.
تستخدم حاسبة المعايرة الصيغة التالية لتحديد تركيز المحلول المدروس:
حيث:
تُشتق هذه الصيغة من مبدأ التكافؤ الاستوكيومتري عند نقطة النهاية في المعايرة، حيث تساوي مولات المعاير مولات المحلول المدروس (بافتراض نسبة تفاعل 1:1).
يعتمد حساب المعايرة على حفظ المادة والعلاقات الاستوكيومترية. عدد مولات المعاير التي تتفاعل يساوي عدد مولات المحلول المدروس عند نقطة التكافؤ:
يمكن التعبير عنها كالتالي:
إعادة الترتيب لحل التركيز المجهول للمحلول المدروس:
تقوم الحاسبة بتوحيد جميع مدخلات الحجم إلى المليلتر (مل) ومدخلات التركيز إلى مولات لكل لتر (مول/لتر). إذا كانت قياساتك بوحدات مختلفة، قم بتحويلها قبل استخدام الحاسبة:
اتبع هذه الخطوات لحساب نتائج المعايرة بدقة:
قبل استخدام الحاسبة، تأكد من أن لديك المعلومات التالية:
أدخل قراءة الحجم على البوريت قبل بدء المعايرة. عادةً ما تكون هذه القيمة صفر إذا قمت بإعادة ضبط البوريت، ولكن قد تكون قيمة مختلفة إذا كنت تستمر من معايرة سابقة.
أدخل قراءة الحجم على البوريت عند نقطة النهاية للمعايرة. يجب أن تكون هذه القيمة أكبر من أو تساوي القراءة الأولية.
أدخل التركيز المعروف لمحلول المعاير في مول/لتر. يجب أن يكون هذا محلولًا قياسيًا بتركيز معروف بدقة.
أدخل حجم المحلول الذي يتم تحليله بالمليلتر. عادةً ما يتم قياس ذلك باستخدام ماصة أو أسطوانة مدرجة.
ستقوم الحاسبة تلقائيًا بحساب:
سيتم عرض التركيز المحسوب للمحلول المدروس بالمول/لتر. يمكنك نسخ هذه النتيجة لسجلاتك أو لمزيد من الحسابات.
تُعتبر حسابات المعايرة ضرورية في العديد من التطبيقات العلمية والصناعية:
تحدد المعايرات الحمضية القاعدية تركيز الأحماض أو القواعد في المحاليل. على سبيل المثال:
تتضمن المعايرات الأكسدة والاختزال تفاعلات الأكسدة والاختزال وتُستخدم لـ:
تستخدم هذه المعايرات عوامل معقدة (مثل EDTA) لتحديد:
تؤدي المعايرات الترسيبية إلى تكوين مركبات غير قابلة للذوبان وتُستخدم لـ:
تُعتبر حسابات المعايرة أساسية في تعليم الكيمياء:
تستخدم شركات الأدوية المعايرة لـ:
تعتبر المعايرات حاسمة في تحليل الأغذية لـ:
يستخدم علماء البيئة المعايرة لـ:
يحتاج محلل جودة الغذاء إلى تحديد تركيز حمض الأسيتيك في عينة من الخل:
بينما تركز حاسبتنا على المعايرة المباشرة مع نسبة تفاعل 1:1، هناك العديد من الطرق البديلة:
تُستخدم عندما يتفاعل المحلول المدروس ببطء أو بشكل غير كامل:
مفيدة للمحلولات التي لا تتفاعل مباشرة مع المعايرات المتاحة:
بدلاً من استخدام المؤشرات الكيميائية:
تستخدم المختبرات الحديثة غالبًا:
يمتد تطوير تقنيات المعايرة على مدى عدة قرون، حيث تطورت من قياسات بدائية إلى طرق تحليلية دقيقة.
اخترع الكيميائي الفرنسي فرانسوا أنطوان هنري ديسكروزيل أول بوريت في أواخر القرن الثامن عشر، مستخدمًا إياه في تطبيقات التبييض الصناعية. كانت هذه الأداة البدائية علامة على بداية التحليل الحجمي.
في عام 1729، أجرى ويليام لويس تجارب مبكرة على تحييد الأحماض، مما وضع الأساس للتحليل الكيميائي الكمي من خلال المعايرة.
حسن جوزيف لويس جاي-لوساك تصميم البوريت بشكل كبير في عام 1824 وقام بتوحيد العديد من إجراءات المعايرة، مُطلقًا مصطلح "المعايرة" من الكلمة الفرنسية "titre" (العنوان أو المعيار).
ساهم الكيميائي السويدي يونس يعقوب بيرزليوس في الفهم النظري للمعادلات الكيميائية، وهو أمر أساسي لتفسير نتائج المعايرة.
ثورة اكتشاف المؤشرات الكيميائية في الكشف عن نقاط النهاية:
عززت الطرق الآلية دقة المعايرة:
اليوم، تظل المعايرة تقنية تحليلية أساسية، تجمع بين المبادئ التقليدية والتكنولوجيا الحديثة لتوفير نتائج دقيقة وموثوقة عبر التخصصات العلمية.
المعايرة هي تقنية تحليلية تُستخدم لتحديد تركيز محلول غير معروف من خلال تفاعله مع محلول معروف التركيز. إنها مهمة لأنها توفر طريقة دقيقة للتحليل الكمي في الكيمياء، والصيدلة، وعلوم الأغذية، ومراقبة البيئة. تتيح المعايرة تحديد تركيز المحاليل بدقة دون الحاجة إلى أدوات باهظة الثمن.
يمكن أن تكون حسابات المعايرة دقيقة للغاية، حيث تصل الدقة غالبًا إلى ±0.1% في الظروف المثلى. تعتمد الدقة على عدة عوامل بما في ذلك دقة البوريت (عادةً ±0.05 مل)، ونقاء المعاير، وحدّة الكشف عن نقطة النهاية، ومهارة المحلل. باستخدام المحاليل القياسية والتقنية الصحيحة، تظل المعايرة واحدة من أكثر الطرق دقة لتحديد التركيز.
نقطة التكافؤ هي النقطة النظرية حيث تمت إضافة الكمية الدقيقة من المعاير المطلوبة للتفاعل الكامل مع المحلول المدروس. نقطة النهاية هي النقطة القابلة للملاحظة تجريبيًا، والتي يتم الكشف عنها عادةً من خلال تغير اللون أو إشارة جهاز، مما يشير إلى اكتمال المعايرة. يجب أن تتطابق نقطة النهاية مع نقطة التكافؤ، ولكن غالبًا ما يكون هناك فرق صغير (خطأ نقطة النهاية) يقوم المحللون المهرة بتقليله من خلال اختيار المؤشر المناسب.
يعتمد اختيار المؤشر على نوع المعايرة ودرجة الحموضة المتوقعة عند نقطة التكافؤ:
نعم، يمكن أن تحلل المعايرة الخلطات إذا كانت المكونات تتفاعل بمعدلات أو نطاقات pH مختلفة بشكل كافٍ. على سبيل المثال:
بالنسبة للتفاعلات التي لا تتفاعل فيها المعاير والمحلول المدروس بنسبة 1:1، قم بتعديل الصيغة القياسية للمعايرة من خلال دمج النسبة الاستوكيومترية:
حيث:
على سبيل المثال، في المعايرة بين H₂SO₄ وNaOH، تكون النسبة 1:2، لذا و.
تشمل أكبر مصادر أخطاء المعايرة:
لتحويل بين وحدات التركيز:
مثال: 0.1 مول/لتر NaOH = 0.1 × 40 = 4 غرام/لتر = 0.4% وزني/حجمي
نعم، ولكن قد يكون من الصعب ملاحظة المؤشرات البصرية في المحاليل الملونة أو المعكرة. تشمل الطرق البديلة:
لأعمال عالية الدقة:
1' صيغة Excel لحساب المعايرة
2' ضع في الخلايا كما يلي:
3' A1: القراءة الأولية (مل)
4' A2: القراءة النهائية (مل)
5' A3: تركيز المعاير (مول/لتر)
6' A4: حجم المحلول المدروس (مل)
7' A5: نتيجة الصيغة
8
9' في الخلية A5، أدخل:
10=IF(A4>0,IF(A2>=A1,(A3*(A2-A1))/A4,"خطأ: يجب أن تكون القراءة النهائية >= القراءة الأولية"),"خطأ: يجب أن يكون حجم المحلول المدروس > 0")
111def calculate_titration(initial_reading, final_reading, titrant_concentration, analyte_volume):
2 """
3 حساب تركيز المحلول المدروس من بيانات المعايرة.
4
5 المعلمات:
6 initial_reading (float): القراءة الأولية للبوريت بالمليلتر
7 final_reading (float): القراءة النهائية للبوريت بالمليلتر
8 titrant_concentration (float): تركيز المعاير بالمول/لتر
9 analyte_volume (float): حجم المحلول المدروس بالمليلتر
10
11 المرتجعات:
12 float: تركيز المحلول المدروس بالمول/لتر
13 """
14 # تحقق من المدخلات
15 if analyte_volume <= 0:
16 raise ValueError("يجب أن يكون حجم المحلول المدروس أكبر من الصفر")
17 if final_reading < initial_reading:
18 raise ValueError("يجب أن تكون القراءة النهائية أكبر من أو تساوي القراءة الأولية")
19
20 # حساب حجم المعاير المستخدم
21 titrant_volume = final_reading - initial_reading
22
23 # حساب تركيز المحلول المدروس
24 analyte_concentration = (titrant_concentration * titrant_volume) / analyte_volume
25
26 return analyte_concentration
27
28# مثال على الاستخدام
29try:
30 result = calculate_titration(0.0, 25.7, 0.1, 20.0)
31 print(f"تركيز المحلول المدروس: {result:.4f} مول/لتر")
32except ValueError as e:
33 print(f"خطأ: {e}")
341/**
2 * حساب تركيز المحلول المدروس من بيانات المعايرة
3 * @param {number} initialReading - القراءة الأولية للبوريت بالمليلتر
4 * @param {number} finalReading - القراءة النهائية للبوريت بالمليلتر
5 * @param {number} titrantConcentration - تركيز المعاير بالمول/لتر
6 * @param {number} analyteVolume - حجم المحلول المدروس بالمليلتر
7 * @returns {number} تركيز المحلول المدروس بالمول/لتر
8 */
9function calculateTitration(initialReading, finalReading, titrantConcentration, analyteVolume) {
10 // تحقق من المدخلات
11 if (analyteVolume <= 0) {
12 throw new Error("يجب أن يكون حجم المحلول المدروس أكبر من الصفر");
13 }
14 if (finalReading < initialReading) {
15 throw new Error("يجب أن تكون القراءة النهائية أكبر من أو تساوي القراءة الأولية");
16 }
17
18 // حساب حجم المعاير المستخدم
19 const titrantVolume = finalReading - initialReading;
20
21 // حساب تركيز المحلول المدروس
22 const analyteConcentration = (titrantConcentration * titrantVolume) / analyteVolume;
23
24 return analyteConcentration;
25}
26
27// مثال على الاستخدام
28try {
29 const result = calculateTitration(0.0, 25.7, 0.1, 20.0);
30 console.log(`تركيز المحلول المدروس: ${result.toFixed(4)} مول/لتر`);
31} catch (error) {
32 console.error(`خطأ: ${error.message}`);
33}
341calculate_titration <- function(initial_reading, final_reading, titrant_concentration, analyte_volume) {
2 # تحقق من المدخلات
3 if (analyte_volume <= 0) {
4 stop("يجب أن يكون حجم المحلول المدروس أكبر من الصفر")
5 }
6 if (final_reading < initial_reading) {
7 stop("يجب أن تكون القراءة النهائية أكبر من أو تساوي القراءة الأولية")
8 }
9
10 # حساب حجم المعاير المستخدم
11 titrant_volume <- final_reading - initial_reading
12
13 # حساب تركيز المحلول المدروس
14 analyte_concentration <- (titrant_concentration * titrant_volume) / analyte_volume
15
16 return(analyte_concentration)
17}
18
19# مثال على الاستخدام
20tryCatch({
21 result <- calculate_titration(0.0, 25.7, 0.1, 20.0)
22 cat(sprintf("تركيز المحلول المدروس: %.4f مول/لتر\n", result))
23}, error = function(e) {
24 cat(sprintf("خطأ: %s\n", e$message))
25})
261public class TitrationCalculator {
2 /**
3 * حساب تركيز المحلول المدروس من بيانات المعايرة
4 *
5 * @param initialReading القراءة الأولية للبوريت بالمليلتر
6 * @param finalReading القراءة النهائية للبوريت بالمليلتر
7 * @param titrantConcentration تركيز المعاير بالمول/لتر
8 * @param analyteVolume حجم المحلول المدروس بالمليلتر
9 * @return تركيز المحلول المدروس بالمول/لتر
10 * @throws IllegalArgumentException إذا كانت قيم المدخلات غير صحيحة
11 */
12 public static double calculateTitration(double initialReading, double finalReading,
13 double titrantConcentration, double analyteVolume) {
14 // تحقق من المدخلات
15 if (analyteVolume <= 0) {
16 throw new IllegalArgumentException("يجب أن يكون حجم المحلول المدروس أكبر من الصفر");
17 }
18 if (finalReading < initialReading) {
19 throw new IllegalArgumentException("يجب أن تكون القراءة النهائية أكبر من أو تساوي القراءة الأولية");
20 }
21
22 // حساب حجم المعاير المستخدم
23 double titrantVolume = finalReading - initialReading;
24
25 // حساب تركيز المحلول المدروس
26 double analyteConcentration = (titrantConcentration * titrantVolume) / analyteVolume;
27
28 return analyteConcentration;
29 }
30
31 public static void main(String[] args) {
32 try {
33 double result = calculateTitration(0.0, 25.7, 0.1, 20.0);
34 System.out.printf("تركيز المحلول المدروس: %.4f مول/لتر%n", result);
35 } catch (IllegalArgumentException e) {
36 System.out.println("خطأ: " + e.getMessage());
37 }
38 }
39}
401#include <iostream>
2#include <iomanip>
3#include <stdexcept>
4
5/**
6 * حساب تركيز المحلول المدروس من بيانات المعايرة
7 *
8 * @param initialReading القراءة الأولية للبوريت بالمليلتر
9 * @param finalReading القراءة النهائية للبوريت بالمليلتر
10 * @param titrantConcentration تركيز المعاير بالمول/لتر
11 * @param analyteVolume حجم المحلول المدروس بالمليلتر
12 * @return تركيز المحلول المدروس بالمول/لتر
13 * @throws std::invalid_argument إذا كانت قيم المدخلات غير صحيحة
14 */
15double calculateTitration(double initialReading, double finalReading,
16 double titrantConcentration, double analyteVolume) {
17 // تحقق من المدخلات
18 if (analyteVolume <= 0) {
19 throw std::invalid_argument("يجب أن يكون حجم المحلول المدروس أكبر من الصفر");
20 }
21 if (finalReading < initialReading) {
22 throw std::invalid_argument("يجب أن تكون القراءة النهائية أكبر من أو تساوي القراءة الأولية");
23 }
24
25 // حساب حجم المعاير المستخدم
26 double titrantVolume = finalReading - initialReading;
27
28 // حساب تركيز المحلول المدروس
29 double analyteConcentration = (titrantConcentration * titrantVolume) / analyteVolume;
30
31 return analyteConcentration;
32}
33
34int main() {
35 try {
36 double result = calculateTitration(0.0, 25.7, 0.1, 20.0);
37 std::cout << "تركيز المحلول المدروس: " << std::fixed << std::setprecision(4)
38 << result << " مول/لتر" << std::endl;
39 } catch (const std::invalid_argument& e) {
40 std::cerr << "خطأ: " << e.what() << std::endl;
41 }
42
43 return 0;
44}
45| الطريقة | المبدأ | المزايا | القيود | التطبيقات |
|---|---|---|---|---|
| المعايرة المباشرة | تتفاعل المعاير مباشرة مع المحلول المدروس | بسيطة وسريعة وتتطلب الحد الأدنى من المعدات | محدودة للمحلولات المتفاعلة مع مؤشرات مناسبة | التحليل الحمضي القاعدي، اختبار الصلابة |
| المعايرة العكسية | يتم إضافة كاشف زائد إلى المحلول المدروس، ثم يتم معايرة الزائد | تعمل مع المحاليل التي تتفاعل ببطء أو غير القابلة للذوبان | أكثر تعقيدًا، قد تؤدي إلى أخطاء مركبة | تحليل الكربونات، بعض أيونات المعادن |
| المعايرة بالتعويض | يقوم المحلول المدروس بإزاحة مادة ثم يتم معايرتها | يمكن تحليل المواد التي لا تتفاعل مباشرة مع المعايرات | طريقة غير مباشرة مع خطوات إضافية | تحديد السيانيد، بعض الأنيونات |
| المعايرة الجهدية | تقيس التغير في الجهد أثناء المعايرة | كشف دقيق لنقطة النهاية، تعمل مع المحاليل الملونة | تتطلب معدات متخصصة | التطبيقات البحثية، الخلطات المعقدة |
| المعايرة الموصلية | تقيس التغيرات في الموصلية أثناء المعايرة | لا تحتاج إلى مؤشرات، تعمل مع العينات المعكرة | أقل حساسية لبعض التفاعلات | تفاعلات الترسيب، الأحماض المختلطة |
| المعايرة الجهدية | تقيس تدفق التيار أثناء المعايرة | حساسية عالية، جيدة للتحليل الدقيق | إعداد معقد، تتطلب مواد نشطة كهربائيًا | تحديد الأكسجين، المعادن النادرة |
| المعايرة الحرارية | تقيس التغيرات في درجة الحرارة أثناء المعايرة | سريعة، بسيطة من حيث المعدات | محدودة للتفاعلات الطاردة/الماصة للحرارة | مراقبة الجودة الصناعية |
| المعايرة الطيفية | تقيس تغيرات الامتصاص أثناء المعايرة | حساسية عالية، مراقبة مستمرة | تتطلب محاليل شفافة | التحليل الدقيق، الخلطات المعقدة |
هاريس، د. س. (2015). التحليل الكيميائي الكمي (الطبعة التاسعة). وي. إتش. فريمان وشركاه.
سكوغ، د. أ.، ويست، د. م.، هولر، ف. ج.، وكراوتش، س. ر. (2013). أسس الكيمياء التحليلية (الطبعة التاسعة). سنغاج للتعلم.
كريستيان، ج. د.، داسغوبتا، ب. ك.، وشوغ، ك. أ. (2014). الكيمياء التحليلية (الطبعة السابعة). جون وايلي وأولاده.
هارفي، د. (2016). الكيمياء التحليلية 2.1. مورد تعليمي مفتوح.
ميندهام، ج.، ديني، ر. ج.، بارنز، ج. د.، وتوماس، م. ج. ك. (2000). كتاب فوغيل للتحليل الكيميائي الكمي (الطبعة السادسة). برينستون هول.
الجمعية الكيميائية الأمريكية. (2021). إرشادات الجمعية الكيميائية الأمريكية لسلامة المختبرات الكيميائية. منشورات الجمعية الكيميائية الأمريكية.
IUPAC. (2014). موسوعة المصطلحات الكيميائية (كتاب الذهب). الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية.
متروهيم AG. (2022). دليل المعايرة العملية. نشرة تطبيقات متروهيم.
المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا. (2020). NIST Chemistry WebBook. وزارة التجارة الأمريكية.
الجمعية الملكية للكيمياء. (2021). الملخصات الفنية للجنة الطرق التحليلية. الجمعية الملكية للكيمياء.
عنوان الميتا: حاسبة المعايرة: أداة دقيقة لتحديد التركيز | حاسبة الكيمياء
وصف الميتا: احسب تركيز المحاليل المدروسة بدقة باستخدام حاسبتنا للمعايرة. أدخل قراءات البوريت، وتركيز المعاير، وحجم المحلول المدروس للحصول على نتائج فورية ودقيقة.
اكتشف المزيد من الأدوات التي قد تكون مفيدة لسير عملك