Vypočítejte koncentraci analyzátu z dat titrace zadáním hodnot buret, koncentrace titrantu a objemu analyzátu. Získejte okamžité, přesné výsledky pro laboratorní a vzdělávací použití.
Použitý vzorec:
Koncentrace analyzátu:
Titrace je základní analytická technika v chemii, která se používá k určení koncentrace neznámého roztoku (analyzovaného vzorku) tím, že se reaguje s roztokem známé koncentrace (titrant). Kalkulátor titrace zjednodušuje tento proces tím, že automatizuje matematické výpočty, což umožňuje chemikům, studentům a laborantům rychle a efektivně získat přesné výsledky. Zadáním počátečního a konečného měření na byretě, koncentrace titrantu a objemu analyzovaného vzorku, tento kalkulátor aplikuje standardní vzorec pro titraci, aby určil neznámou koncentraci s přesností.
Titrace jsou nezbytné v různých chemických analýzách, od určování kyselosti roztoků po analýzu koncentrace účinných látek v léčivech. Přesnost výpočtů titrace přímo ovlivňuje výsledky výzkumu, procesy kontroly kvality a experimenty ve vzdělávání. Tento komplexní průvodce vysvětluje, jak náš kalkulátor titrace funguje, základní principy a jak interpretovat a aplikovat výsledky v praktických scénářích.
Kalkulátor titrace používá následující vzorec k určení koncentrace analyzovaného vzorku:
Kde:
Tento vzorec je odvozen z principu stechiometrické ekvivalence v bodě konce titrace, kde se množství titrantu rovná množství analyzovaného vzorku (za předpokladu poměru reakce 1:1).
Výpočet titrace je založen na zachování hmoty a stechiometrických vztazích. Počet molů titrantu, které reagují, se rovná počtu molů analyzovaného vzorku v bodě ekvivalence:
Což lze vyjádřit jako:
Přeuspořádáním pro vyřešení neznámé koncentrace analyzovaného vzorku:
Kalkulátor standardizuje všechny objemové vstupy na mililitry (mL) a vstupy koncentrace na moly na litr (mol/L). Pokud jsou vaše měření v jiných jednotkách, převedete je před použitím kalkulátoru:
Postupujte podle těchto kroků, abyste přesně vypočítali výsledky titrace:
Před použitím kalkulátoru se ujistěte, že máte následující informace:
Zadejte objemové měření na vaší byretě před zahájením titrace. To je obvykle nula, pokud jste byretu resetovali, ale může to být jiná hodnota, pokud pokračujete z předchozí titrace.
Zadejte objemové měření na vaší byretě v bodě konce titrace. Tato hodnota musí být větší nebo rovna počátečnímu měření.
Zadejte známou koncentraci vašeho roztoku titrantu v mol/L. To by měl být standardizovaný roztok s přesně známou koncentrací.
Zadejte objem analyzovaného roztoku v mL. To se obvykle měří pomocí pipety nebo odměrného válce.
Kalkulátor automaticky vypočítá:
Vypočítaná koncentrace analyzovaného vzorku bude zobrazena v mol/L. Tento výsledek můžete zkopírovat pro své záznamy nebo další výpočty.
Výpočty titrace jsou nezbytné v mnoha vědeckých a průmyslových aplikacích:
Titrace kyselin a zásad určují koncentraci kyselin nebo zásad v roztocích. Například:
Redoxové titrace zahrnují oxidačně-redukční reakce a používají se k:
Tyto titrace používají komplexační činidla (jako je EDTA) k určení:
Precipitační titrace vytvářejí nerozpustné sloučeniny a používají se k:
Výpočty titrace jsou základní v chemickém vzdělávání:
Farmaceutické společnosti používají titraci k:
Titrace jsou zásadní v analýze potravin pro:
Environmentální vědci používají titraci k:
Analytik kvality potravin potřebuje určit koncentraci kyseliny octové ve vzorku octa:
Zatímco náš kalkulátor se zaměřuje na přímou titraci s poměrem 1:1, existuje několik alternativních přístupů:
Používá se, když analyzovaný vzorek reaguje pomalu nebo neúplně:
Užitečné pro analyzované vzorky, které nereagují přímo s dostupnými titranti:
Místo použití chemických indikátorů:
Moderní laboratoře často používají:
Vývoj technik titrace sahá několik století zpět, od hrubých měření po přesné analytické metody.
Francouzský chemik François-Antoine-Henri Descroizilles vynalezl první byretu na konci 18. století, původně ji používal pro průmyslové bělení. Toto primitivní zařízení znamenalo začátek objemové analýzy.
V roce 1729 William Lewis provedl rané experimenty s neutralizací kyselin a zásad, čímž položil základy pro kvantitativní chemickou analýzu prostřednictvím titrace.
Joseph Louis Gay-Lussac významně zlepšil design byrety v roce 1824 a standardizoval mnoho postupů titrace, přičemž vytvořil termín "titrace" z francouzského slova "titre" (název nebo standard).
Švédský chemik Jöns Jacob Berzelius přispěl k teoretickému porozumění chemickým ekvivalentům, které jsou nezbytné pro interpretaci výsledků titrace.
Objev chemických indikátorů revolucionalizoval detekci bodu konce:
Instrumentální metody zlepšily přesnost titrace:
Dnes zůstává titrace základní analytickou technikou, která kombinuje tradiční principy s moderní technologií, aby poskytla přesné a spolehlivé výsledky napříč vědeckými disciplínami.
Titrace je analytická technika používaná k určení koncentrace neznámého roztoku tím, že reaguje s roztokem známé koncentrace. Je důležitá, protože poskytuje přesnou metodu pro kvantitativní analýzu v chemii, farmacii, potravinářství a monitorování životního prostředí. Titrace umožňuje přesné určení koncentrací roztoků bez drahého přístrojového vybavení.
Výpočty titrace mohou být extrémně přesné, s přesností často dosahující ±0,1% za optimálních podmínek. Přesnost závisí na několika faktorech, včetně přesnosti byrety (typicky ±0,05 mL), čistoty titrantu, ostrosti detekce bodu konce a dovedností analytika. Používáním standardizovaných roztoků a správné techniky zůstává titrace jednou z nejpřesnějších metod pro určení koncentrace.
Bod ekvivalence je teoretický bod, ve kterém bylo přidáno přesně množství titrantu potřebné k úplné reakci s analyzovaným vzorkem. Bod konce je experimentálně pozorovatelný bod, obvykle detekovaný změnou barvy nebo signálem přístroje, který naznačuje, že titrace je dokončena. Ideálně by měl bod konce korespondovat s bodem ekvivalence, ale často existuje malý rozdíl (chyba bodu konce), který zkušení analytici minimalizují výběrem správného indikátoru.
Volba indikátoru závisí na typu titrace a očekávaném pH v bodě ekvivalence:
Ano, titrace může analyzovat směsi, pokud komponenty reagují dostatečně různými rychlostmi nebo pH rozsahy. Například:
Pro reakce, kde titrant a analyzovaný vzorek nereagují v poměru 1:1, upravte standardní vzorec titrace zahrnutím stechiometrického poměru:
Kde:
Například při titraci H₂SO₄ s NaOH je poměr 1:2, takže a .
Nejčastějšími zdroji chyb v titraci jsou:
Pro převod mezi jednotkami koncentrace:
Příklad: 0,1 mol/L NaOH = 0,1 × 40 = 4 g/L = 0,4% w/v
Ano, ale vizuální indikátory mohou být obtížně pozorovatelné v barevných nebo zakalených roztocích. Alternativní přístupy zahrnují:
Pro práci s vysokou přesností:
1' Excel vzorec pro výpočet titrace
2' Umístěte do buněk následující:
3' A1: Počáteční měření (mL)
4' A2: Konečné měření (mL)
5' A3: Koncentrace titrantu (mol/L)
6' A4: Objem analyzovaného vzorku (mL)
7' A5: Výsledek vzorce
8
9' V buňce A5 zadejte:
10=IF(A4>0,IF(A2>=A1,(A3*(A2-A1))/A4,"Chyba: Konečné měření musí být >= Počáteční"),"Chyba: Objem analyzovaného vzorku musí být > 0")
11
1def calculate_titration(initial_reading, final_reading, titrant_concentration, analyte_volume):
2 """
3 Vypočítá koncentraci analyzovaného vzorku z dat titrace.
4
5 Parametry:
6 initial_reading (float): Počáteční měření na mL
7 final_reading (float): Konečné měření na mL
8 titrant_concentration (float): Koncentrace titrantu v mol/L
9 analyte_volume (float): Objem analyzovaného vzorku v mL
10
11 Návrat:
12 float: Koncentrace analyzovaného vzorku v mol/L
13 """
14 # Ověření vstupů
15 if analyte_volume <= 0:
16 raise ValueError("Objem analyzovaného vzorku musí být větší než nula")
17 if final_reading < initial_reading:
18 raise ValueError("Konečné měření musí být větší nebo rovno počátečnímu měření")
19
20 # Vypočítejte objem použitý titrant
21 titrant_volume = final_reading - initial_reading
22
23 # Vypočítejte koncentraci analyzovaného vzorku
24 analyte_concentration = (titrant_concentration * titrant_volume) / analyte_volume
25
26 return analyte_concentration
27
28# Příklad použití
29try:
30 result = calculate_titration(0.0, 25.7, 0.1, 20.0)
31 print(f"Koncentrace analyzovaného vzorku: {result:.4f} mol/L")
32except ValueError as e:
33 print(f"Chyba: {e}")
34
1/**
2 * Vypočítá koncentraci analyzovaného vzorku z dat titrace
3 * @param {number} initialReading - Počáteční měření na mL
4 * @param {number} finalReading - Konečné měření na mL
5 * @param {number} titrantConcentration - Koncentrace titrantu v mol/L
6 * @param {number} analyteVolume - Objem analyzovaného vzorku v mL
7 * @returns {number} Koncentrace analyzovaného vzorku v mol/L
8 */
9function calculateTitration(initialReading, finalReading, titrantConcentration, analyteVolume) {
10 // Ověření vstupů
11 if (analyteVolume <= 0) {
12 throw new Error("Objem analyzovaného vzorku musí být větší než nula");
13 }
14 if (finalReading < initialReading) {
15 throw new Error("Konečné měření musí být větší nebo rovno počátečnímu měření");
16 }
17
18 // Vypočítejte objem použitý titrant
19 const titrantVolume = finalReading - initialReading;
20
21 // Vypočítejte koncentraci analyzovaného vzorku
22 const analyteConcentration = (titrantConcentration * titrantVolume) / analyteVolume;
23
24 return analyteConcentration;
25}
26
27// Příklad použití
28try {
29 const result = calculateTitration(0.0, 25.7, 0.1, 20.0);
30 console.log(`Koncentrace analyzovaného vzorku: ${result.toFixed(4)} mol/L`);
31} catch (error) {
32 console.error(`Chyba: ${error.message}`);
33}
34
1calculate_titration <- function(initial_reading, final_reading, titrant_concentration, analyte_volume) {
2 # Ověření vstupů
3 if (analyte_volume <= 0) {
4 stop("Objem analyzovaného vzorku musí být větší než nula")
5 }
6 if (final_reading < initial_reading) {
7 stop("Konečné měření musí být větší nebo rovno počátečnímu měření")
8 }
9
10 # Vypočítejte objem použitý titrant
11 titrant_volume <- final_reading - initial_reading
12
13 # Vypočítejte koncentraci analyzovaného vzorku
14 analyte_concentration <- (titrant_concentration * titrant_volume) / analyte_volume
15
16 return(analyte_concentration)
17}
18
19# Příklad použití
20tryCatch({
21 result <- calculate_titration(0.0, 25.7, 0.1, 20.0)
22 cat(sprintf("Koncentrace analyzovaného vzorku: %.4f mol/L\n", result))
23}, error = function(e) {
24 cat(sprintf("Chyba: %s\n", e$message))
25})
26
1public class TitrationCalculator {
2 /**
3 * Vypočítá koncentraci analyzovaného vzorku z dat titrace
4 *
5 * @param initialReading Počáteční měření na mL
6 * @param finalReading Konečné měření na mL
7 * @param titrantConcentration Koncentrace titrantu v mol/L
8 * @param analyteVolume Objem analyzovaného vzorku v mL
9 * @return Koncentrace analyzovaného vzorku v mol/L
10 * @throws IllegalArgumentException pokud jsou vstupní hodnoty neplatné
11 */
12 public static double calculateTitration(double initialReading, double finalReading,
13 double titrantConcentration, double analyteVolume) {
14 // Ověření vstupů
15 if (analyteVolume <= 0) {
16 throw new IllegalArgumentException("Objem analyzovaného vzorku musí být větší než nula");
17 }
18 if (finalReading < initialReading) {
19 throw new IllegalArgumentException("Konečné měření musí být větší nebo rovno počátečnímu měření");
20 }
21
22 // Vypočítejte objem použitý titrant
23 double titrantVolume = finalReading - initialReading;
24
25 // Vypočítejte koncentraci analyzovaného vzorku
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("Koncentrace analyzovaného vzorku: %.4f mol/L%n", result);
35 } catch (IllegalArgumentException e) {
36 System.out.println("Chyba: " + e.getMessage());
37 }
38 }
39}
40
1#include <iostream>
2#include <iomanip>
3#include <stdexcept>
4
5/**
6 * Vypočítá koncentraci analyzovaného vzorku z dat titrace
7 *
8 * @param initialReading Počáteční měření na mL
9 * @param finalReading Konečné měření na mL
10 * @param titrantConcentration Koncentrace titrantu v mol/L
11 * @param analyteVolume Objem analyzovaného vzorku v mL
12 * @return Koncentrace analyzovaného vzorku v mol/L
13 * @throws std::invalid_argument pokud jsou vstupní hodnoty neplatné
14 */
15double calculateTitration(double initialReading, double finalReading,
16 double titrantConcentration, double analyteVolume) {
17 // Ověření vstupů
18 if (analyteVolume <= 0) {
19 throw std::invalid_argument("Objem analyzovaného vzorku musí být větší než nula");
20 }
21 if (finalReading < initialReading) {
22 throw std::invalid_argument("Konečné měření musí být větší nebo rovno počátečnímu měření");
23 }
24
25 // Vypočítejte objem použitý titrant
26 double titrantVolume = finalReading - initialReading;
27
28 // Vypočítejte koncentraci analyzovaného vzorku
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 << "Koncentrace analyzovaného vzorku: " << std::fixed << std::setprecision(4)
38 << result << " mol/L" << std::endl;
39 } catch (const std::invalid_argument& e) {
40 std::cerr << "Chyba: " << e.what() << std::endl;
41 }
42
43 return 0;
44}
45
Metoda | Princip | Výhody | Omezení | Aplikace |
---|---|---|---|---|
Přímá titrace | Titrant přímo reaguje s analyzovaným vzorkem | Jednoduchá, rychlá, vyžaduje minimální vybavení | Omezeno na reaktivní analyzované vzorky se vhodnými indikátory | Analýza kyselin a zásad, testování tvrdosti |
Zpětná titrace | Přidán nadbytek činidla k analyzovanému vzorku, poté se titruje přebytek | Funguje s pomalu reagujícími nebo nerozpustnými analyzovanými vzorky | Složitější, potenciál pro kumulativní chyby | Analýza uhličitanů, určité kovové ionty |
Displacement Titration | Analyzovaný vzorek vytěsňuje látku, která je pak titrována | Může analyzovat látky, které nereagují přímo s dostupnými titranti | Nepřímá metoda s dalšími kroky | Určení obsahu kyanidů, určité aniony |
Potenciometrická titrace | Měří změnu potenciálu během titrace | Přesná detekce bodu konce, funguje s barevnými roztoky | Vyžaduje specializované vybavení | Výzkumné aplikace, složité směsi |
Konduktometrická titrace | Měří změny vodivosti během titrace | Není potřeba indikátor, funguje se zakalenými vzorky | Méně citlivá pro určité reakce | Precipitační reakce, smíšené kyseliny |
Amperometrická titrace | Měří tok proudu během titrace | Extrémně citlivá, dobrá pro analýzu stopového množství | Složitá příprava, vyžaduje elektroaktivní látky | Určení kyslíku, stopové kovy |
Termometrická titrace | Měří změny teploty během titrace | Rychlá, jednoduché přístrojové vybavení | Omezeno na exotermní/endotermní reakce | Kontrola kvality v průmyslu |
Spektrofotometrická titrace | Měří změny absorbance během titrace | Vysoká citlivost, kontinuální sledování | Vyžaduje transparentní roztoky | Analýza stopových množství, složité směsi |
Harris, D. C. (2015). Kvantitativní chemická analýza (9. vydání). W. H. Freeman and Company.
Skoog, D. A., West, D. M., Holler, F. J., & Crouch, S. R. (2013). Základy analytické chemie (9. vydání). Cengage Learning.
Christian, G. D., Dasgupta, P. K., & Schug, K. A. (2014). Analytická chemie (7. vydání). John Wiley & Sons.
Harvey, D. (2016). Analytická chemie 2.1. Open Educational Resource.
Mendham, J., Denney, R. C., Barnes, J. D., & Thomas, M. J. K. (2000). Vogelův učebnice kvantitativní chemické analýzy (6. vydání). Prentice Hall.
Americká chemická společnost. (2021). Pokyny ACS pro chemickou laboratorní bezpečnost. ACS Publications.
IUPAC. (2014). Kompendium chemické terminologie (Zlatá kniha). Mezinárodní unie čisté a užité chemie.
Metrohm AG. (2022). Praktický průvodce titrací. Aplikace Metrohm.
Národní institut standardů a technologie. (2020). NIST Chemistry WebBook. Ministerstvo obchodu USA.
Královská chemická společnost. (2021). Technické zprávy výboru analytických metod. Královská chemická společnost.
Meta Title: Kalkulátor titrace: Nástroj pro přesné určení koncentrace | Chemický kalkulátor
Meta Description: Přesně vypočítejte koncentrace analyzovaných vzorků s naším kalkulátorem titrace. Zadejte měření byrety, koncentraci titrantu a objem analyzovaného vzorku pro okamžité, přesné výsledky.
Objevte další nástroje, které by mohly být užitečné pro vaši pracovní postup.