חשב את ריכוז האנליט מנתוני טיטרציה על ידי הזנת קריאות בורט, ריכוז טיטראנט ונפח אנליט. קבל תוצאות מדויקות ומיידיות לשימוש במעבדה ולמטרות חינוכיות.
נוסחה בשימוש:
ריכוז אנליט:
טיטרציה היא טכניקת ניתוח בסיסית בכימיה המשמשת לקביעת הריכוז של פתרון לא ידוע (אנליט) על ידי תגובה עם פתרון בריכוז ידוע (טיטרנט). ה מחשבון טיטרציה מפשט את התהליך הזה על ידי אוטומציה של החישובים המתמטיים המעורבים, ומאפשר לכימאים, סטודנטים ומקצוענים במעבדה לקבל תוצאות מדויקות במהירות וביעילות. על ידי הזנת קריאות הבורטות ההתחלתיות והסופיות, ריכוז הטיטרנט ונפח האנליט, מחשבון זה משתמש בנוסחת הטיטרציה הסטנדרטית כדי לקבוע את הריכוז הלא ידוע בדיוק.
טיטרציות חיוניות במגוון ניתוחים כימיים, החל מקביעת החומציות של פתרונות ועד ניתוח ריכוז החומרים הפעילים בפרמצבטיקה. הדיוק של חישובי הטיטרציה משפיע ישירות על תוצאות המחקר, תהליכי בקרת איכות וניסויים חינוכיים. מדריך זה מסביר כיצד עובד מחשבון הטיטרציה שלנו, את העקרונות הבסיסיים וכיצד לפרש וליישם את התוצאות בתרחישים מעשיים.
מחשבון הטיטרציה משתמש בנוסחה הבאה כדי לקבוע את הריכוז של האנליט:
איפה:
נוסחה זו נגזרת מעקרון השוויון הסטוכיומטרי בנקודת הסיום של טיטרציה, שבה מספר המולים של הטיטרנט שווה למספר המולים של האנליט (בהנחה על יחס תגובה של 1:1).
חישוב הטיטרציה מבוסס על שמירת המסה ויחסים סטוכיומטריים. מספר המולים של הטיטרנט המגיב שווה למספר המולים של האנליט בנקודת השוויון:
שניתן לבטא כ:
שינוי כדי לפתור עבור ריכוז האנליט הלא ידוע:
המחשבון מסטנדרט את כל הקלטים של הנפח למיליליטרים (מ"ל) ואת הקלטים של הריכוז למולים לליטר (מול/ליטר). אם המדידות שלך נמצאות ביחידות שונות, המיר אותן לפני השימוש במחשבון:
עקוב אחר הצעדים הבאים כדי לחשב במדויק את תוצאות הטיטרציה שלך:
לפני השימוש במחשבון, ודא שיש לך את המידע הבא:
הזן את קריאת הנפח על הבורטה שלך לפני התחלת הטיטרציה. זה בדרך כלל אפס אם אתה מחזיר את הבורטה, אך עשוי להיות ערך שונה אם אתה ממשיך מטיטרציה קודמת.
הזן את קריאת הנפח על הבורטה שלך בנקודת הסיום של הטיטרציה. ערך זה חייב להיות גדול או שווה לקריאה ההתחלתית.
הזן את הריכוז הידוע של פתרון הטיטרנט שלך במול/ליטר. זה צריך להיות פתרון סטנדרטי עם ריכוז ידוע במדויק.
הזן את נפח הפתרון הנבדק במ"ל. זה בדרך כלל נמדד באמצעות פיפטה או צילינדר מדוד.
המחשבון יחיש אוטומטית:
הריכוז המחושב של האנליט יוצג במול/ליטר. תוכל להעתיק את התוצאה הזו לרשומות שלך או לחישובים נוספים.
חישובי טיטרציה חיוניים במגוון יישומים מדעיים ותעשייתיים:
טיטרציות חומצה-בסיס קובעות את הריכוז של חומצות או בסיסים בפתרונות. לדוגמה:
טיטרציות חמצון-חיזור כוללות תגובות חמצון-חיזור ומשמשות ל:
טיטרציות אלו משתמשות בסוכנים קומפלקסיים (כמו EDTA) כדי לקבוע:
טיטרציות משקעים יוצרות תרכובות לא מסיסות ומשמשות ל:
חישובי טיטרציה הם בסיסיים בחינוך בכימיה:
חברות פרמצבטיות משתמשות בטיטרציה ל:
טיטרציות חיוניות בניתוח מזון ל:
מדעני הסביבה משתמשים בטיטרציה ל:
אנליסט איכות מזון צריך לקבוע את ריכוז החומצה האצטית בדוגמת חומץ:
בעוד שהמחשבון שלנו מתמקד בטיטרציה ישירה עם סטוכיומטריה של 1:1, ישנן מספר גישות חלופיות:
משמשת כאשר האנליט מגיב לאט או לא באופן מלא:
שימושית עבור אנליטים שאינם מגיבים ישירות עם טיטרנטים זמינים:
במקום להשתמש באינדיקטורים כימיים:
מעבדות מודרניות משתמשות לעיתים ב:
פיתוח טכניקות הטיטרציה נמשך מספר מאות, מהמדידות הגסות ועד לשיטות ניתוח מדויקות.
הכימאי הצרפתי פרנסואה-אנטואן-אנרי דסקואיזילס המציא את הבורטה הראשונה בסוף המאה ה-18, והשתמש בה לראשונה ביישומים תעשייתיים של הלבנה. מכשיר פרימיטיבי זה סימן את תחילת הניתוח הוולומטרי.
בשנת 1729, ויליאם לואיס ערך ניסויים מוקדמים בנטרול חומצה-בסיס, והניח את היסודות לניתוח כימי כמותי דרך טיטרציה.
ג'וזף לואי גיי-לוסאק שיפר את עיצוב הבורטה בשנת 1824 וסטנדרט את רוב פרוצדורות הטיטרציה, והמציא את המונח "טיטרציה" מהמילה הצרפתית "titre" (כותרת או סטנדרט).
הכימאי השוודי יונס יעקב ברצליוס תרם להבנה התיאורטית של שוויונים כימיים, חיוניים לפרשנות תוצאות הטיטרציה.
גילוי האינדיקטורים הכימיים שינה את גילוי נקודת הסיום:
שיטות אינסטרומנטליות שיפרו את דיוק הטיטרציה:
היום, טיטרציה נותרת טכניקת ניתוח בסיסית, משלב עקרונות מסורתיים עם טכנולוגיה מודרנית כדי לספק תוצאות מדויקות ואמינות במגוון תחומים מדעיים.
טיטרציה היא טכניקת ניתוח המשמשת לקביעת הריכוז של פתרון לא ידוע על ידי תגובה עם פתרון בריכוז ידוע. היא חשובה מכיוון שהיא מספקת שיטה מדויקת לניתוח כמותי בכימיה, פרמצבטיקה, מדע המזון וניטור סביבתי. טיטרציה מאפשרת קביעת ריכוזים מדויקים של פתרונות ללא ציוד יקר.
חישובי טיטרציה יכולים להיות מדויקים מאוד, כאשר הדיוק מגיע לעיתים קרובות ל ±0.1% בתנאים אופטימליים. הדיוק תלוי במספר גורמים כולל דיוק הבורטה (בדרך כלל ±0.05 מ"ל), טוהר הטיטרנט, חדות גילוי נקודת הסיום, ומיומנות האנליסט. באמצעות פתרונות סטנדרטיים וטכניקה נכונה, טיטרציה נותרת אחת השיטות המדויקות ביותר לקביעת ריכוזים.
נקודת השוויון היא הנקודה התיאורטית שבה הכמות המדויקת של טיטרנט הנדרשת לתגובה מלאה עם האנליט הוספה. נקודת הסיום היא הנקודה הנצפית ניסיונית, בדרך כלל מזוהה על ידי שינוי צבע או אות אינסטרומנטלי, שמעידה על כך שהטיטרציה הושלמה. באופן אידיאלי, נקודת הסיום צריכה להתאמת עם נקודת השוויון, אך לעיתים יש הבדל קטן (שגיאת נקודת סיום) שהאנליסטים המיומנים ממזערים על ידי בחירת אינדיקטור נכונה.
בחירת האינדיקטור תלויה בסוג הטיטרציה וב-pH הצפוי בנקודת השוויון:
כן, טיטרציה יכולה לנתח תערובות אם המרכיבים מגיבים בקצב או בטווח pH שונים מספיק. לדוגמה:
עבור תגובות שבהן הטיטרנט והאנליט לא מגיבים ביחס של 1:1, שנה את נוסחת הטיטרציה הסטנדרטית על ידי שילוב יחס הסטוכיומטריה:
איפה:
לדוגמה, בטיטרציה של H₂SO₄ עם NaOH, היחס הוא 1:2, כך ש ו .
המקורות הנפוצים ביותר לשגיאות טיטרציה כוללים:
כדי להמיר בין יחידות ריכוז:
דוגמה: 0.1 מול/ליטר NaOH = 0.1 × 40 = 4 גרם/ליטר = 0.4% w/v
כן, אך אינדיקטורים חזותיים עשויים להיות קשים לצפייה בפתרונות צבעוניים או מעוננים. גישות חלופיות כוללות:
עבור עבודה מדויקת מאוד:
1' נוסחת Excel לחישוב טיטרציה
2' הנח במקומות הבאים:
3' A1: קריאה התחלתית (מ"ל)
4' A2: קריאה סופית (מ"ל)
5' A3: ריכוז הטיטרנט (מול/ליטר)
6' A4: נפח האנליט (מ"ל)
7' A5: תוצאת הנוסחה
8
9' בתא A5, הכנס:
10=IF(A4>0,IF(A2>=A1,(A3*(A2-A1))/A4,"שגיאה: קריאה סופית חייבת להיות >= קריאה התחלתית"),"שגיאה: נפח האנליט חייב להיות > 0")
111def calculate_titration(initial_reading, final_reading, titrant_concentration, analyte_volume):
2 """
3 Calculate analyte concentration from titration data.
4
5 Parameters:
6 initial_reading (float): Initial burette reading in mL
7 final_reading (float): Final burette reading in mL
8 titrant_concentration (float): Concentration of titrant in mol/L
9 analyte_volume (float): Volume of analyte in mL
10
11 Returns:
12 float: Concentration of analyte in mol/L
13 """
14 # Validate inputs
15 if analyte_volume <= 0:
16 raise ValueError("נפח האנליט חייב להיות גבוה מאפס")
17 if final_reading < initial_reading:
18 raise ValueError("הקריאה הסופית חייבת להיות גבוהה או שווה לקריאה ההתחלתית")
19
20 # Calculate titrant volume used
21 titrant_volume = final_reading - initial_reading
22
23 # Calculate analyte concentration
24 analyte_concentration = (titrant_concentration * titrant_volume) / analyte_volume
25
26 return analyte_concentration
27
28# דוגמת שימוש
29try:
30 result = calculate_titration(0.0, 25.7, 0.1, 20.0)
31 print(f"ריכוז האנליט: {result:.4f} מול/ליטר")
32except ValueError as e:
33 print(f"שגיאה: {e}")
341/**
2 * Calculate analyte concentration from titration data
3 * @param {number} initialReading - Initial burette reading in mL
4 * @param {number} finalReading - Final burette reading in mL
5 * @param {number} titrantConcentration - Concentration of titrant in mol/L
6 * @param {number} analyteVolume - Volume of analyte in mL
7 * @returns {number} Concentration of analyte in mol/L
8 */
9function calculateTitration(initialReading, finalReading, titrantConcentration, analyteVolume) {
10 // Validate inputs
11 if (analyteVolume <= 0) {
12 throw new Error("נפח האנליט חייב להיות גבוה מאפס");
13 }
14 if (finalReading < initialReading) {
15 throw new Error("הקריאה הסופית חייבת להיות גבוהה או שווה לקריאה ההתחלתית");
16 }
17
18 // Calculate titrant volume used
19 const titrantVolume = finalReading - initialReading;
20
21 // Calculate analyte concentration
22 const analyteConcentration = (titrantConcentration * titrantVolume) / analyteVolume;
23
24 return analyteConcentration;
25}
26
27// דוגמת שימוש
28try {
29 const result = calculateTitration(0.0, 25.7, 0.1, 20.0);
30 console.log(`ריכוז האנליט: ${result.toFixed(4)} מול/ליטר`);
31} catch (error) {
32 console.error(`שגיאה: ${error.message}`);
33}
341calculate_titration <- function(initial_reading, final_reading, titrant_concentration, analyte_volume) {
2 # Validate inputs
3 if (analyte_volume <= 0) {
4 stop("נפח האנליט חייב להיות גבוה מאפס")
5 }
6 if (final_reading < initial_reading) {
7 stop("הקריאה הסופית חייבת להיות גבוהה או שווה לקריאה ההתחלתית")
8 }
9
10 # Calculate titrant volume used
11 titrant_volume <- final_reading - initial_reading
12
13 # Calculate analyte concentration
14 analyte_concentration <- (titrant_concentration * titrant_volume) / analyte_volume
15
16 return(analyte_concentration)
17}
18
19# דוגמת שימוש
20tryCatch({
21 result <- calculate_titration(0.0, 25.7, 0.1, 20.0)
22 cat(sprintf("ריכוז האנליט: %.4f מול/ליטר\n", result))
23}, error = function(e) {
24 cat(sprintf("שגיאה: %s\n", e$message))
25})
261public class TitrationCalculator {
2 /**
3 * Calculate analyte concentration from titration data
4 *
5 * @param initialReading Initial burette reading in mL
6 * @param finalReading Final burette reading in mL
7 * @param titrantConcentration Concentration of titrant in mol/L
8 * @param analyteVolume Volume of analyte in mL
9 * @return Concentration of analyte in mol/L
10 * @throws IllegalArgumentException if input values are invalid
11 */
12 public static double calculateTitration(double initialReading, double finalReading,
13 double titrantConcentration, double analyteVolume) {
14 // Validate inputs
15 if (analyteVolume <= 0) {
16 throw new IllegalArgumentException("נפח האנליט חייב להיות גבוה מאפס");
17 }
18 if (finalReading < initialReading) {
19 throw new IllegalArgumentException("הקריאה הסופית חייבת להיות גבוהה או שווה לקריאה ההתחלתית");
20 }
21
22 // Calculate titrant volume used
23 double titrantVolume = finalReading - initialReading;
24
25 // Calculate analyte concentration
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("ריכוז האנליט: %.4f מול/ליטר%n", result);
35 } catch (IllegalArgumentException e) {
36 System.out.println("שגיאה: " + e.getMessage());
37 }
38 }
39}
401#include <iostream>
2#include <iomanip>
3#include <stdexcept>
4
5/**
6 * Calculate analyte concentration from titration data
7 *
8 * @param initialReading Initial burette reading in mL
9 * @param finalReading Final burette reading in mL
10 * @param titrantConcentration Concentration of titrant in mol/L
11 * @param analyteVolume Volume of analyte in mL
12 * @return Concentration of analyte in mol/L
13 * @throws std::invalid_argument if input values are invalid
14 */
15double calculateTitration(double initialReading, double finalReading,
16 double titrantConcentration, double analyteVolume) {
17 // Validate inputs
18 if (analyteVolume <= 0) {
19 throw std::invalid_argument("נפח האנליט חייב להיות גבוה מאפס");
20 }
21 if (finalReading < initialReading) {
22 throw std::invalid_argument("הקריאה הסופית חייבת להיות גבוהה או שווה לקריאה ההתחלתית");
23 }
24
25 // Calculate titrant volume used
26 double titrantVolume = finalReading - initialReading;
27
28 // Calculate analyte concentration
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 << "ריכוז האנליט: " << std::fixed << std::setprecision(4)
38 << result << " מול/ליטר" << std::endl;
39 } catch (const std::invalid_argument& e) {
40 std::cerr << "שגיאה: " << e.what() << std::endl;
41 }
42
43 return 0;
44}
45| שיטה | עיקרון | יתרונות | מגבלות | יישומים |
|---|---|---|---|---|
| טיטרציה ישירה | הטיטרנט מגיב ישירות עם האנליט | פשוטה, מהירה, דורשת ציוד מינימלי | מוגבלת לאנליטים מגיבים עם אינדיקטורים מתאימים | ניתוח חומצה-בסיס, בדיקות קשיות |
| טיטרציה אחורית | ריאגנט עודף נוסף לאנליט, ולאחר מכן העודף נמדד | עובד עם אנליטים מגיבים לאט או לא מסיסים | מורכבת יותר, פוטנציאל לשגיאות מצטברות | ניתוח פחממות, יוני מתכת מסוימים |
| טיטרציה של דחף | האנליט דוחף חומר אחר שנמדד | יכולה לנתח חומרים ללא טיטרנט ישיר | שיטה עקיפה עם צעדים נוספים | קביעת ציאניד, יונים מסוימים |
| טיטרציה פוטנציומטרית | מודדת שינוי פוטנציאל במהלך הטיטרציה | גילוי נקודת סיום מדויק, עובד עם פתרונות צבעוניים | דורש ציוד מיוחד | יישומי מחקר, תערובות מורכבות |
| טיטרציה קונדווקטומטרית | מודדת שינויים בקונדווקטיביות במהלך הטיטרציה | לא נדרש אינדיקטור, עובד עם דוגמאות מעוננות | פחות רגישות עבור תגובות מסוימות | תגובות משקעים, חומצות מעורבות |
| טיטרציה אמפרומטרית | מודדת זרם במהלך הטיטרציה | רגישות גבוהה, טובה לניתוח עקבות | הגדרת מורכבת, דורשת מינים אלקטרואקטיביים | קביעת חמצן, מתכות עקבות |
| טיטרציה תרמומטרית | מודדת שינויים בטמפרטורה במהלך הטיטרציה | מהירה, פשוטה | מוגבלת לתגובות אקסותרמיות/אנדותרמיות | בקרת איכות תעשייתית |
| טיטרציה ספקטרופוטומטרית | מודדת שינויים בספיגה במהלך הטיטרציה | רגישות גבוהה, ניטור רציף | דורשת פתרונות שקופים | ניתוח עקבות, תערובות מורכבות |
האריס, ד. ס. (2015). ניתוח כימי כמותי (מהדורה 9). הוצאת W. H. פרימן וחברה.
סקוג, ד. א., מערב, ד. מ., הולר, פ. ג., & קרוץ, ש. ר. (2013). יסודות הכימיה האנליטית (מהדורה 9). קנג'ייג' למידה.
כריסטיאן, ג. ד., דסגופטה, פ. ק., & שוג, ק. א. (2014). כימיה אנליטית (מהדורה 7). ג'ון ויילי ובניו.
הארווי, ד. (2016). כימיה אנליטית 2.1. משאב חינוכי פתוח.
מנדאם, ג', דנני, ר. צ., ברנס, ג'. ד., & תומס, מ. ג'. ק. (2000). ספר הלימוד של ווגל לניתוח כימי כמותי (מהדורה 6). פרנטיס הול.
האגודה הכימית האמריקאית. (2021). הנחיות ACS לבטיחות במעבדות כימיות. פרסומים של ACS.
IUPAC. (2014). לקסיקון של מונחי כימיה (ספר זהב). האיגוד הבינלאומי לכימיה טהורה ומיישמת.
מטרוהם AG. (2022). מדריך טיטרציה מעשית. עלון יישומים של מטרוהם.
המכון הלאומי לסטנדרטים וטכנולוגיה. (2020). NIST Chemistry WebBook. מחלקת המסחר של ארה"ב.
החברה המלכותית לכימיה. (2021). טכניקות טיטרציה של הוועדה האנליטית. החברה המלכותית לכימיה.
מטא כותרת: מחשבון טיטרציה: כלי לקביעת ריכוז מדויק | מחשבון כימיה
מטא תיאור: חשב ריכוזים של אנליטים באופן מדויק עם מחשבון הטיטרציה שלנו. הזן קריאות בורטה, ריכוז טיטרנט ונפח אנליט עבור תוצאות מיידיות ומדויקות.
גלה עוד כלים שעשויים להיות שימושיים עבור זרימת העבודה שלך