غلظت آنالیت را از داده‌های تیتراسیون با وارد کردن خوانش‌های بورت، غلظت تیتران و حجم آنالیت محاسبه کنید. نتایج فوری و دقیقی برای استفاده در آزمایشگاه و آموزش دریافت کنید.
فرمول استفاده شده:
غلظت آنالیت:
تیتراسیون یک تکنیک تحلیلی اساسی در شیمی است که برای تعیین غلظت یک محلول ناشناخته (آنالیت) با واکنش آن با یک محلول با غلظت شناخته شده (تیترانت) استفاده می‌شود. محاسبه‌گر تیتراسیون این فرآیند را با خودکار کردن محاسبات ریاضی مرتبط ساده می‌کند و به شیمیدان‌ها، دانش‌آموزان و متخصصان آزمایشگاه اجازه می‌دهد تا نتایج دقیقی را به سرعت و به طور مؤثر به دست آورند. با وارد کردن قرائت‌های اولیه و نهایی بورت، غلظت تیترانت و حجم آنالیت، این محاسبه‌گر فرمول استاندارد تیتراسیون را برای تعیین غلظت ناشناخته با دقت به کار می‌برد.
تیتراسیون‌ها در تحلیل‌های شیمیایی مختلف، از تعیین اسیدیته محلول‌ها تا تحلیل غلظت مواد فعال در داروها، ضروری هستند. دقت محاسبات تیتراسیون به طور مستقیم بر نتایج تحقیق، فرآیندهای کنترل کیفیت و آزمایش‌های آموزشی تأثیر می‌گذارد. این راهنمای جامع توضیح می‌دهد که چگونه محاسبه‌گر تیتراسیون ما کار می‌کند، اصول زیرین آن و چگونه می‌توان نتایج را در سناریوهای عملی تفسیر و به کار برد.
محاسبه‌گر تیتراسیون از فرمول زیر برای تعیین غلظت آنالیت استفاده می‌کند:
که در آن:
این فرمول از اصل برابری استوکیومتری در نقطه پایانی تیتراسیون مشتق شده است، جایی که مول‌های تیترانت برابر با مول‌های آنالیت هستند (با فرض نسبت واکنش 1:1).
محاسبه تیتراسیون بر اساس حفظ ماده و روابط استوکیومتری است. تعداد مول‌های تیترانت که واکنش نشان می‌دهند برابر با تعداد مول‌های آنالیت در نقطه معادل است:
که می‌توان آن را به صورت زیر بیان کرد:
با تغییر ترتیب برای حل غلظت ناشناخته آنالیت:
محاسبه‌گر همه ورودی‌های حجم را به میلی‌لیتر (میلی‌لیتر) و ورودی‌های غلظت را به مول در لیتر (مول/لیتر) استاندارد می‌کند. اگر اندازه‌گیری‌های شما در واحدهای مختلف است، قبل از استفاده از محاسبه‌گر آنها را تبدیل کنید:
برای محاسبه دقیق نتایج تیتراسیون، مراحل زیر را دنبال کنید:
قبل از استفاده از محاسبه‌گر، اطمینان حاصل کنید که اطلاعات زیر را دارید:
حجم خوانده شده روی بورت قبل از شروع تیتراسیون را وارد کنید. این معمولاً صفر است اگر بورت را ریست کرده‌اید، اما ممکن است مقدار متفاوتی باشد اگر از تیتراسیون قبلی ادامه می‌دهید.
حجم خوانده شده روی بورت در نقطه پایانی تیتراسیون را وارد کنید. این مقدار باید بزرگتر یا برابر با قرائت اولیه باشد.
غلظت شناخته شده محلول تیترانت را به مول/لیتر وارد کنید. این باید یک محلول استاندارد شده با غلظت دقیقاً شناخته شده باشد.
حجم محلول مورد تحلیل را به میلی‌لیتر وارد کنید. این معمولاً با استفاده از پیپت یا سیلندر مدرج اندازه‌گیری می‌شود.
محاسبه‌گر به طور خودکار محاسبه می‌کند:
غلطت آنالیت محاسبه شده به میلی‌لیتر نمایش داده می‌شود. می‌توانید این نتیجه را برای سوابق یا محاسبات بیشتر کپی کنید.
محاسبات تیتراسیون در بسیاری از کاربردهای علمی و صنعتی ضروری هستند:
تیتراسیون‌های اسید-باز غلظت اسیدها یا بازها را در محلول‌ها تعیین می‌کنند. به عنوان مثال:
تیتراسیون‌های اکسیداسیون-کاهش شامل واکنش‌های اکسیداسیون-کاهش هستند و برای:
این تیتراسیون‌ها از عوامل کمپلکس‌کننده (مانند EDTA) برای تعیین:
تیتراسیون‌های رسوبی ترکیبات نامحلول را تشکیل می‌دهند و برای:
محاسبات تیتراسیون در آموزش شیمی اساسی هستند:
شرکت‌های داروسازی از تیتراسیون برای:
تیتراسیون‌ها در تحلیل غذا برای:
دانشمندان محیط زیست از تیتراسیون برای:
یک تحلیل‌گر کیفیت غذا نیاز دارد تا غلظت اسید استیک در یک نمونه سرکه را تعیین کند:
در حالی که محاسبه‌گر ما بر روی تیتراسیون مستقیم با نسبت استوکیومتری 1:1 تمرکز دارد، چندین رویکرد جایگزین وجود دارد:
زمانی استفاده می‌شود که آنالیت به آرامی یا به طور ناقص واکنش نشان می‌دهد:
برای آنالیت‌هایی که نمی‌توانند به طور مستقیم با تیتراسیون موجود واکنش نشان دهند، مفید است:
به جای استفاده از نشانگرهای شیمیایی:
آزمایشگاه‌های مدرن اغلب از:
توسعه تکنیک‌های تیتراسیون چندین قرن را در بر می‌گیرد و از اندازه‌گیری‌های ابتدایی به روش‌های تحلیلی دقیق تکامل یافته است.
شیمیدان فرانسوی فرانسوا-آنتوان-هنری دِسکروزیل اولین بورت را در اواخر قرن 18 اختراع کرد و در ابتدا از آن برای کاربردهای صنعتی سفیدکنندگی استفاده کرد. این دستگاه ابتدایی آغازگر تحلیل‌های حجمی بود.
در سال 1729، ویلیام لوئیس آزمایش‌های اولیه خنثی‌سازی اسید-باز را انجام داد و زمینه‌ساز تحلیل شیمیایی کمی از طریق تیتراسیون شد.
جوزف لوئی گی-لوکساک طراحی بورت را در سال 1824 بهبود بخشید و بسیاری از رویه‌های تیتراسیون را استاندارد کرد و اصطلاح "تیتراسیون" را از کلمه فرانسوی "titre" (عنوان یا استاندارد) ابداع کرد.
شیمیدان سوئدی یونس یعقوب برزیلیوس به درک نظری استوکیومتری کمک کرد که برای تفسیر نتایج تیتراسیون ضروری است.
کشف نشانگرهای شیمیایی انقلابی در تشخیص نقطه پایانی ایجاد کرد:
روش‌های ابزاری دقت تیتراسیون را افزایش دادند:
امروزه، تیتراسیون همچنان یک تکنیک تحلیلی اساسی است که اصول سنتی را با فناوری مدرن ترکیب می‌کند تا نتایج دقیق و قابل اعتمادی را در رشته‌های علمی مختلف ارائه دهد.
تیتراسیون یک تکنیک تحلیلی است که برای تعیین غلظت یک محلول ناشناخته با واکنش آن با یک محلول با غلظت شناخته شده استفاده می‌شود. این تکنیک مهم است زیرا روشی دقیق برای تحلیل کمی در شیمی، داروسازی، علم مواد غذایی و نظارت بر محیط زیست ارائه می‌دهد. تیتراسیون امکان تعیین دقیق غلظت محلول‌ها را بدون نیاز به تجهیزات گران‌قیمت فراهم می‌کند.
محاسبات تیتراسیون می‌توانند بسیار دقیق باشند و دقت معمولاً به ±0.1% تحت شرایط بهینه می‌رسد. دقت به چندین عامل بستگی دارد، از جمله دقت بورت (معمولاً ±0.05 میلی‌لیتر)، خلوص تیترانت، تیز بودن تشخیص نقطه پایانی و مهارت تحلیل‌گر. با استفاده از محلول‌های استاندارد شده و تکنیک مناسب، تیتراسیون یکی از دقیق‌ترین روش‌ها برای تعیین غلظت است.
نقطه معادل نقطه نظری است که در آن مقدار دقیق تیترانت مورد نیاز برای واکنش کامل با آنالیت اضافه شده است. نقطه پایانی نقطه‌ای است که به طور تجربی قابل مشاهده است، معمولاً با تغییر رنگ یا سیگنال ابزاری تشخیص داده می‌شود، که نشان می‌دهد تیتراسیون کامل شده است. ایده‌آل این است که نقطه پایانی با نقطه معادل هم‌پوشانی داشته باشد، اما معمولاً یک تفاوت کوچک (خطای نقطه پایانی) وجود دارد که تحلیل‌گران ماهر آن را با انتخاب مناسب نشانگر به حداقل می‌رسانند.
انتخاب نشانگر به نوع تیتراسیون و pH مورد انتظار در نقطه معادل بستگی دارد:
بله، تیتراسیون می‌تواند مخلوط‌ها را تحلیل کند اگر اجزاء با سرعت‌ها یا دامنه‌های pH به اندازه کافی متفاوت واکنش نشان دهند. به عنوان مثال:
برای واکنش‌هایی که تیترانت و آنالیت در نسبت 1:1 واکنش نمی‌دهند، فرمول استاندارد تیتراسیون را با گنجاندن نسبت استوکیومتری تغییر دهید:
که در آن:
برای مثال، در تیتراسیون H₂SO₄ با NaOH، نسبت 1:2 است، بنابراین و .
شایع‌ترین منابع خطا در تیتراسیون شامل:
برای کارهای با دقت بالا:
1' فرمول Excel برای محاسبه تیتراسیون
2' در سلول‌ها به صورت زیر قرار دهید:
3' A1: قرائت اولیه (میلی‌لیتر)
4' A2: قرائت نهایی (میلی‌لیتر)
5' A3: غلظت تیترانت (مول/لیتر)
6' A4: حجم آنالیت (میلی‌لیتر)
7' A5: نتیجه فرمول
8
9' در سلول A5، وارد کنید:
10=IF(A4>0,IF(A2>=A1,(A3*(A2-A1))/A4,"خطا: قرائت نهایی باید >= قرائت اولیه باشد"),"خطا: حجم آنالیت باید > 0 باشد")
111def calculate_titration(initial_reading, final_reading, titrant_concentration, analyte_volume):
2 """
3 محاسبه غلظت آنالیت از داده‌های تیتراسیون.
4
5 پارامترها:
6 initial_reading (float): قرائت اولیه بورت به میلی‌لیتر
7 final_reading (float): قرائت نهایی بورت به میلی‌لیتر
8 titrant_concentration (float): غلظت تیترانت به مول/لیتر
9 analyte_volume (float): حجم آنالیت به میلی‌لیتر
10
11 بازمی‌گرداند:
12 float: غلظت آنالیت به مول/لیتر
13 """
14 # اعتبارسنجی ورودی‌ها
15 if analyte_volume <= 0:
16 raise ValueError("حجم آنالیت باید بزرگتر از صفر باشد")
17 if final_reading < initial_reading:
18 raise ValueError("قرائت نهایی باید بزرگتر یا برابر با قرائت اولیه باشد")
19
20 # محاسبه حجم تیترانت استفاده شده
21 titrant_volume = final_reading - initial_reading
22
23 # محاسبه غلظت آنالیت
24 analyte_concentration = (titrant_concentration * titrant_volume) / analyte_volume
25
26 return analyte_concentration
27
28# مثال استفاده
29try:
30 result = calculate_titration(0.0, 25.7, 0.1, 20.0)
31 print(f"غلظت آنالیت: {result:.4f} مول/لیتر")
32except ValueError as e:
33 print(f"خطا: {e}")
341/**
2 * محاسبه غلظت آنالیت از داده‌های تیتراسیون
3 * @param {number} initialReading - قرائت اولیه بورت به میلی‌لیتر
4 * @param {number} finalReading - قرائت نهایی بورت به میلی‌لیتر
5 * @param {number} titrantConcentration - غلظت تیترانت به مول/لیتر
6 * @param {number} analyteVolume - حجم آنالیت به میلی‌لیتر
7 * @returns {number} غلظت آنالیت به مول/لیتر
8 */
9function calculateTitration(initialReading, finalReading, titrantConcentration, analyteVolume) {
10 // اعتبارسنجی ورودی‌ها
11 if (analyteVolume <= 0) {
12 throw new Error("حجم آنالیت باید بزرگتر از صفر باشد");
13 }
14 if (finalReading < initialReading) {
15 throw new Error("قرائت نهایی باید بزرگتر یا برابر با قرائت اولیه باشد");
16 }
17
18 // محاسبه حجم تیترانت استفاده شده
19 const titrantVolume = finalReading - initialReading;
20
21 // محاسبه غلظت آنالیت
22 const analyteConcentration = (titrantConcentration * titrantVolume) / analyteVolume;
23
24 return analyteConcentration;
25}
26
27// مثال استفاده
28try {
29 const result = calculateTitration(0.0, 25.7, 0.1, 20.0);
30 console.log(`غلظت آنالیت: ${result.toFixed(4)} مول/لیتر`);
31} catch (error) {
32 console.error(`خطا: ${error.message}`);
33}
341calculate_titration <- function(initial_reading, final_reading, titrant_concentration, analyte_volume) {
2 # اعتبارسنجی ورودی‌ها
3 if (analyte_volume <= 0) {
4 stop("حجم آنالیت باید بزرگتر از صفر باشد")
5 }
6 if (final_reading < initial_reading) {
7 stop("قرائت نهایی باید بزرگتر یا برابر با قرائت اولیه باشد")
8 }
9
10 # محاسبه حجم تیترانت استفاده شده
11 titrant_volume <- final_reading - initial_reading
12
13 # محاسبه غلظت آنالیت
14 analyte_concentration <- (titrant_concentration * titrant_volume) / analyte_volume
15
16 return(analyte_concentration)
17}
18
19# مثال استفاده
20tryCatch({
21 result <- calculate_titration(0.0, 25.7, 0.1, 20.0)
22 cat(sprintf("غلظت آنالیت: %.4f مول/لیتر\n", result))
23}, error = function(e) {
24 cat(sprintf("خطا: %s\n", e$message))
25})
261public class TitrationCalculator {
2 /**
3 * محاسبه غلظت آنالیت از داده‌های تیتراسیون
4 *
5 * @param initialReading قرائت اولیه بورت به میلی‌لیتر
6 * @param finalReading قرائت نهایی بورت به میلی‌لیتر
7 * @param titrantConcentration غلظت تیترانت به مول/لیتر
8 * @param analyteVolume حجم آنالیت به میلی‌لیتر
9 * @return غلظت آنالیت به مول/لیتر
10 * @throws IllegalArgumentException اگر مقادیر ورودی نامعتبر باشند
11 */
12 public static double calculateTitration(double initialReading, double finalReading,
13 double titrantConcentration, double analyteVolume) {
14 // اعتبارسنجی ورودی‌ها
15 if (analyteVolume <= 0) {
16 throw new IllegalArgumentException("حجم آنالیت باید بزرگتر از صفر باشد");
17 }
18 if (finalReading < initialReading) {
19 throw new IllegalArgumentException("قرائت نهایی باید بزرگتر یا برابر با قرائت اولیه باشد");
20 }
21
22 // محاسبه حجم تیترانت استفاده شده
23 double titrantVolume = finalReading - initialReading;
24
25 // محاسبه غلظت آنالیت
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("غلظت آنالیت: %.4f مول/لیتر%n", result);
35 } catch (IllegalArgumentException e) {
36 System.out.println("خطا: " + e.getMessage());
37 }
38 }
39}
401#include <iostream>
2#include <iomanip>
3#include <stdexcept>
4
5/**
6 * محاسبه غلظت آنالیت از داده‌های تیتراسیون
7 *
8 * @param initialReading قرائت اولیه بورت به میلی‌لیتر
9 * @param finalReading قرائت نهایی بورت به میلی‌لیتر
10 * @param titrantConcentration غلظت تیترانت به مول/لیتر
11 * @param analyteVolume حجم آنالیت به میلی‌لیتر
12 * @return غلظت آنالیت به مول/لیتر
13 * @throws std::invalid_argument اگر مقادیر ورودی نامعتبر باشند
14 */
15double calculateTitration(double initialReading, double finalReading,
16 double titrantConcentration, double analyteVolume) {
17 // اعتبارسنجی ورودی‌ها
18 if (analyteVolume <= 0) {
19 throw std::invalid_argument("حجم آنالیت باید بزرگتر از صفر باشد");
20 }
21 if (finalReading < initialReading) {
22 throw std::invalid_argument("قرائت نهایی باید بزرگتر یا برابر با قرائت اولیه باشد");
23 }
24
25 // محاسبه حجم تیترانت استفاده شده
26 double titrantVolume = finalReading - initialReading;
27
28 // محاسبه غلظت آنالیت
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 << "غلظت آنالیت: " << std::fixed << std::setprecision(4)
38 << result << " مول/لیتر" << std::endl;
39 } catch (const std::invalid_argument& e) {
40 std::cerr << "خطا: " << e.what() << std::endl;
41 }
42
43 return 0;
44}
45| روش | اصل | مزایا | محدودیت‌ها | کاربردها |
|---|---|---|---|---|
| تیتراسیون مستقیم | تیترانت به طور مستقیم با آنالیت واکنش نشان می‌دهد | ساده، سریع، نیاز به تجهیزات حداقلی | محدود به آنالیت‌های واکنش‌پذیر با نشانگرهای مناسب | تحلیل اسید-باز، آزمایش سختی |
| تیتراسیون معکوس | معرف اضافی به آنالیت اضافه می‌شود، سپس اضافی تیتراسیون می‌شود | با آنالیت‌های واکنش‌ناپذیر یا نامحلول کار می‌کند | پیچیده‌تر، پتانسیل برای خطاهای ترکیبی | تحلیل کربنات، برخی یون‌های فلزی |
| تیتراسیون جابجایی | آنالیت یک ماده را از یک معرف جابجا می‌کند که سپس تیتراسیون می‌شود | می‌تواند آنالیت‌هایی را که نمی‌توانند به طور مستقیم تیتراسیون شوند، تحلیل کند | روش غیرمستقیم با مراحل اضافی | تعیین سیانید، برخی آنیون‌ها |
| تیتراسیون پتنسیمتریک | تغییر پتانسیل در طول تیتراسیون اندازه‌گیری می‌شود | تشخیص دقیق نقطه پایانی، کار با محلول‌های رنگی | نیاز به تجهیزات خاص | کاربردهای تحقیقاتی، مخلوط‌های پیچیده |
| تیتراسیون کنودکتومتریک | تغییرات هدایت در طول تیتراسیون اندازه‌گیری می‌شود | نیاز به نشانگر ندارد، کار با نمونه‌های کدر | کمتر حساس برای برخی واکنش‌ها | واکنش‌های رسوبی، اسیدهای مخلوط |
| تیتراسیون آمپرومتریک | جریان الکتریکی در طول تیتراسیون اندازه‌گیری می‌شود | بسیار حساس، خوب برای تحلیل ردیابی | تنظیمات پیچیده، نیاز به گونه‌های الکتروفعال | تعیین اکسیژن، فلزات ردیابی |
| تیتراسیون ترمومتریک | تغییرات دما در طول تیتراسیون اندازه‌گیری می‌شود | سریع، ابزار ساده | محدود به واکنش‌های گرمازا/گرمازایی | کنترل کیفیت صنعتی |
| تیتراسیون اسپکتروفتومتریک | تغییرات جذب در طول تیتراسیون اندازه‌گیری می‌شود | حساسیت بالا، نظارت مداوم | نیاز به محلول‌های شفاف | تحلیل ردیابی، مخلوط‌های پیچیده |
هریس، د. سی. (2015). تحلیل شیمی کمی (ویرایش 9). انتشارات W. H. Freeman و شرکت.
اسکوج، د. آ.، وست، د. م.، هولر، ف. ج.، و کروچ، س. ر. (2013). اصول شیمی تحلیلی (ویرایش 9). انتشارات Cengage Learning.
کریستین، گ. د.، داسگوپتا، پ. ک.، و شوگ، ک. آ. (2014). شیمی تحلیلی (ویرایش 7). انتشارات جان وایلی و پسران.
هاروی، د. (2016). شیمی تحلیلی 2.1. منبع آموزشی باز.
مندهم، ج.، دنی، ر. سی.، بارنس، ج. د.، و توماس، م. ج. ک. (2000). کتاب درسی وگِل برای تحلیل شیمی کمی (ویرایش 6). انتشارات پرنتیس هال.
انجمن شیمی آمریکا. (2021). راهنمایی‌های ACS برای ایمنی آزمایشگاه شیمی. انتشارات ACS.
IUPAC. (2014). کمپندیم شیمیایی (کتاب طلایی). اتحادیه بین‌المللی شیمی خالص و کاربردی.
متروهم AG. (2022). راهنمای عملی تیتراسیون. بولتن کاربردهای متروهم.
موسسه ملی استانداردها و فناوری. (2020). کتاب وب شیمی NIST. وزارت بازرگانی ایالات متحده.
انجمن سلطنتی شیمی. (2021). فناوری‌های کمیته روش‌های تحلیلی. انجمن سلطنتی شیمی.
عنوان متا: محاسبه‌گر تیتراسیون: ابزار دقیق تعیین غلظت | محاسبه‌گر شیمی
توضیحات متا: غلظت آنالیت‌ها را به دقت با محاسبه‌گر تیتراسیون ما محاسبه کنید. قرائت‌های بورت، غلظت تیترانت و حجم آنالیت را وارد کنید تا نتایج فوری و دقیقی به دست آورید.
کشف ابزارهای بیشتری که ممکن است برای جریان کاری شما مفید باشند