מחשבון טיטרציה: קבע במדויק את ריכוז האנליט

חשב את ריכוז האנליט מנתוני טיטרציה על ידי הזנת קריאות בורט, ריכוז טיטראנט ונפח אנליט. קבל תוצאות מדויקות ומיידיות לשימוש במעבדה ולמטרות חינוכיות.

מחשבון טיטרציה

mL
mL
mol/L
mL

תוצאת חישוב

נוסחה בשימוש:

ריכוז אנליט:

- mol/L
📚

תיעוד

מחשבון טיטרציה: כלי לקביעת ריכוז מדויק

מבוא לחישובי טיטרציה

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.

נוסחת טיטרציה ועקרונות חישוב

הנוסחה הסטנדרטית לטיטרציה

מחשבון הטיטרציה משתמש בנוסחה הבאה כדי לקבוע את הריכוז של האנליט:

C2=C1×V1V2C_2 = \frac{C_1 \times V_1}{V_2}

איפה:

  • C1C_1 = ריכוז הטיטרנט (מול/ליטר)
  • V1V_1 = נפח הטיטרנט שנעשה בו שימוש (מ"ל) = קריאה סופית - קריאה התחלתית
  • C2C_2 = ריכוז האנליט (מול/ליטר)
  • V2V_2 = נפח האנליט (מ"ל)

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).

הסבר על המשתנים

  1. קריאת הבורטה ההתחלתית: קריאת הנפח על הבורטה לפני התחלת הטיטרציה (במ"ל).
  2. קריאת הבורטה הסופית: קריאת הנפח על הבורטה בנקודת הסיום של הטיטרציה (במ"ל).
  3. ריכוז הטיטרנט: הריכוז הידוע של הפתרון הסטנדרטי המשמש לטיטרציה (במול/ליטר).
  4. נפח האנליט: נפח הפתרון הנבדק (במ"ל).
  5. נפח הטיטרנט שנעשה בו שימוש: מחושב כ (קריאה סופית - קריאה התחלתית) במ"ל.

עקרונות מתמטיים

חישוב הטיטרציה מבוסס על שמירת המסה ויחסים סטוכיומטריים. מספר המולים של הטיטרנט המגיב שווה למספר המולים של האנליט בנקודת השוויון:

מולים של טיטרנט=מולים של אנליט\text{מולים של טיטרנט} = \text{מולים של אנליט}

שניתן לבטא כ:

C1×V1=C2×V2C_1 \times V_1 = C_2 \times V_2

שינוי כדי לפתור עבור ריכוז האנליט הלא ידוע:

C2=C1×V1V2C_2 = \frac{C_1 \times V_1}{V_2}

טיפול ביחידות שונות

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:

  • עבור נפחים: 1 ליטר = 1000 מ"ל
  • עבור ריכוזים: 1 מ = 1 מול/ליטר

מדריך שלב אחר שלב לשימוש במחשבון טיטרציה

עקוב אחר הצעדים הבאים כדי לחשב במדויק את תוצאות הטיטרציה שלך:

1. הכנת הנתונים שלך

לפני השימוש במחשבון, ודא שיש לך את המידע הבא:

  • קריאת הבורטה ההתחלתית (מ"ל)
  • קריאת הבורטה הסופית (מ"ל)
  • ריכוז הפתרון של הטיטרנט (מול/ליטר)
  • נפח הפתרון של האנליט (מ"ל)

2. הזנת קריאת הבורטה ההתחלתית

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.

3. הזנת קריאת הבורטה הסופית

הזן את קריאת הנפח על הבורטה שלך בנקודת הסיום של הטיטרציה. ערך זה חייב להיות גדול או שווה לקריאה ההתחלתית.

4. הזנת ריכוז הטיטרנט

הזן את הריכוז הידוע של פתרון הטיטרנט שלך במול/ליטר. זה צריך להיות פתרון סטנדרטי עם ריכוז ידוע במדויק.

5. הזנת נפח האנליט

הזן את נפח הפתרון הנבדק במ"ל. זה בדרך כלל נמדד באמצעות פיפטה או צילינדר מדוד.

6. סקירת החישוב

המחשבון יחיש אוטומטית:

  • את נפח הטיטרנט שנעשה בו שימוש (קריאה סופית - קריאה התחלתית)
  • את ריכוז האנליט באמצעות נוסחת הטיטרציה

7. פרש את התוצאות

הריכוז המחושב של האנליט יוצג במול/ליטר. תוכל להעתיק את התוצאה הזו לרשומות שלך או לחישובים נוספים.

שגיאות נפוצות ופתרון בעיות

  • קריאה סופית פחותה מהקריאה ההתחלתית: ודא שהקריאה הסופית שלך גבוהה או שווה לקריאה ההתחלתית שלך.
  • נפח אנליט אפס: נפח האנליט חייב להיות גבוה מאפס כדי להימנע משגיאות חלוקה באפס.
  • ערכים שליליים: כל הערכים הקלט צריכים להיות מספרים חיוביים.
  • תוצאות בלתי צפויות: בדוק שוב את היחידות שלך וודא שכל הקלטים הוזנו כראוי.

שימושים לחישובי טיטרציה

חישובי טיטרציה חיוניים במגוון יישומים מדעיים ותעשייתיים:

ניתוח חומצה-בסיס

טיטרציות חומצה-בסיס קובעות את הריכוז של חומצות או בסיסים בפתרונות. לדוגמה:

  • קביעת החומציות של חומץ (ריכוז חומצה אצטית)
  • ניתוח האלקליניות של דוגמאות מים טבעיים
  • בקרת איכות של תרופות נגד חומצה

טיטרציות חמצון-חיזור

טיטרציות חמצון-חיזור כוללות תגובות חמצון-חיזור ומשמשות ל:

  • קביעת ריכוז חומרים מחמצנים כמו חמצן פעיל
  • ניתוח תוכן הברזל בתוספי תזונה
  • מדידת חמצן מומס בדוגמאות מים

טיטרציות קומפלקסומטריות

טיטרציות אלו משתמשות בסוכנים קומפלקסיים (כמו EDTA) כדי לקבוע:

  • קשיות מים על ידי מדידת יוני סידן ומגנזיום
  • ריכוזי יוני מתכת באלואי
  • ניתוח מתכות עקבות בדוגמאות סביבתיות

טיטרציות משקעים

טיטרציות משקעים יוצרות תרכובות לא מסיסות ומשמשות ל:

  • קביעת תוכן כלור במים
  • ניתוח טוהר כסף
  • מדידת ריכוזי סולפט בדוגמאות קרקע

יישומים חינוכיים

חישובי טיטרציה הם בסיסיים בחינוך בכימיה:

  • לימוד מושגי סטוכיומטריה
  • הדגמת טכניקות כימיה אנליטית
  • פיתוח מיומנויות מעבדה אצל תלמידים

בקרת איכות פרמצבטית

חברות פרמצבטיות משתמשות בטיטרציה ל:

  • בדיקות חומרים פעילים
  • בדיקות חומרים גולמיים
  • מחקרי יציבות של פורמולציות תרופתיות

תעשיית המזון והמשקאות

טיטרציות חיוניות בניתוח מזון ל:

  • קביעת חומציות במיצי פירות וביינות
  • מדידת תוכן ויטמין C
  • ניתוח ריכוזי חומרים משמרים

ניטור סביבתי

מדעני הסביבה משתמשים בטיטרציה ל:

  • מדידת פרמטרי איכות מים
  • ניתוח pH ותוכן חומרים מזינים בקרקע
  • ניטור הרכב פסולת תעשייתית

מקרה בוחן: קביעת חומציות חומץ

אנליסט איכות מזון צריך לקבוע את ריכוז החומצה האצטית בדוגמת חומץ:

  1. 25.0 מ"ל חומץ מוזרק לתוך פלסק
  2. הקריאה ההתחלתית של הבורטה היא 0.0 מ"ל
  3. נוסיף NaOH בריכוז 0.1 M עד לנקודת הסיום (קריאה סופית 28.5 מ"ל)
  4. באמצעות מחשבון הטיטרציה:
    • קריאה התחלתית: 0.0 מ"ל
    • קריאה סופית: 28.5 מ"ל
    • ריכוז הטיטרנט: 0.1 מול/ליטר
    • נפח האנליט: 25.0 מ"ל
  5. ריכוז החומצה האצטית המחושב הוא 0.114 מול/ליטר (0.684% w/v)

חלופות לחישובי טיטרציה סטנדרטיים

בעוד שהמחשבון שלנו מתמקד בטיטרציה ישירה עם סטוכיומטריה של 1:1, ישנן מספר גישות חלופיות:

טיטרציה אחורית

משמשת כאשר האנליט מגיב לאט או לא באופן מלא:

  1. הוסף ריאגנט עודף בריכוז ידוע לאנליט
  2. טיטר את העודף הבלתי מגיב עם טיטרנט שני
  3. חשב את ריכוז האנליט מההפרש

טיטרציה של דחף

שימושית עבור אנליטים שאינם מגיבים ישירות עם טיטרנטים זמינים:

  1. האנליט דוחף חומר אחר מריאגנט
  2. החומר המודח נ titrated
  3. ריכוז האנליט מחושב באופן עקיף

טיטרציה פוטנציומטרית

במקום להשתמש באינדיקטורים כימיים:

  1. אלקטרודה מודדת את השינוי בפוטנציאל במהלך הטיטרציה
  2. נקודת הסיום נקבעת מנקודת העיקול על גרף פוטנציאל מול נפח
  3. מספקת נקודות סיום מדויקות יותר עבור פתרונות צבעוניים או מעוננים

מערכות טיטרציה אוטומטיות

מעבדות מודרניות משתמשות לעיתים ב:

  1. טיטרטורים אוטומטיים עם מנגנוני חלוקה מדויקים
  2. תוכנה שמחשבת תוצאות ומייצרת דוחות
  3. שיטות גילוי מרובות עבור סוגי טיטרציה שונים

היסטוריה והתפתחות של טיטרציה

פיתוח טכניקות הטיטרציה נמשך מספר מאות, מהמדידות הגסות ועד לשיטות ניתוח מדויקות.

התפתחויות מוקדמות (המאה ה-18)

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.

עידן הסטנדרטיזציה (המאה ה-19)

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.

פיתוח אינדיקטורים (סוף המאה ה-19 עד תחילת המאה ה-20)

גילוי האינדיקטורים הכימיים שינה את גילוי נקודת הסיום:

  • רוברט בויד הראשון ציין שינויים בצבעים בחליטות צמחים עם חומצות ובסיסים
  • וילהלם אוסטוולד הסביר את התנהגות האינדיקטורים באמצעות תיאוריה של יוניזציה בשנת 1894
  • סורן סורנסן הציג את סולם ה-pH בשנת 1909, והעניק מסגרת תיאורטית לטיטרציות חומצה-בסיס

התקדמות מודרנית (המאה ה-20 ועד היום)

שיטות אינסטרומנטליות שיפרו את דיוק הטיטרציה:

  • טיטרציה פוטנציומטרית (שנות ה-20) אפשרה גילוי נקודת סיום ללא אינדיקטורים חזותיים
  • טיטרטורים אוטומטיים (שנות ה-50) שיפרו את השחזוריות והיעילות
  • מערכות מבוקרות מחשב (שנות ה-80 ואילך) אפשרו פרוטוקולים טיטרציה מורכבים וניתוח נתונים

היום, טיטרציה נותרת טכניקת ניתוח בסיסית, משלב עקרונות מסורתיים עם טכנולוגיה מודרנית כדי לספק תוצאות מדויקות ואמינות במגוון תחומים מדעיים.

שאלות נפוצות על חישובי טיטרציה

מה זו טיטרציה ולמה היא חשובה?

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.

עד כמה מדויקים חישובי טיטרציה?

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.

מה ההבדל בין נקודת סיום לנקודת שוויון?

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.

כיצד אני יודע איזה אינדיקטור להשתמש עבור הטיטרציה שלי?

בחירת האינדיקטור תלויה בסוג הטיטרציה וב-pH הצפוי בנקודת השוויון:

  • עבור טיטרציות חומצה-בסיס, בחר אינדיקטור עם טווח שינוי צבע (pKa) הנופל בחלק התלול של עקומת הטיטרציה
  • עבור טיטרציות חומצה-בסיס חזקות, פנולפתלין (pH 8.2-10) או אדום מתיל (pH 4.4-6.2) עובדים היטב
  • עבור טיטרציות חומצה חלשה-בסיס חזק, פנולפתלין בדרך כלל מתאימה
  • עבור טיטרציות חמצון-חיזור, אינדיקטורים ספציפיים כמו פרואין או פרמנגנאט אשלגן (מראה את עצמו) משמשים
  • כאשר אינך בטוח, שיטות פוטנציומטריות יכולות לקבוע את נקודת הסיום ללא אינדיקטורים כימיים

האם ניתן לבצע טיטרציה על תערובות של אנליטים?

כן, טיטרציה יכולה לנתח תערובות אם המרכיבים מגיבים בקצב או בטווח pH שונים מספיק. לדוגמה:

  • תערובת של פחממות וביקרבונט יכולה להתנתח באמצעות טיטרציה עם שתי נקודות סיום
  • תערובות של חומצות עם ערכי pKa שונים יכולים להתקבע על ידי מעקב אחר עקומת הטיטרציה כולה
  • טיטרציות רצופות יכולות לקבוע מספר אנליטים באותה דוגמה עבור תערובות מורכבות, טכניקות מיוחדות כמו טיטרציה פוטנציומטרית עם ניתוח נגזרות עשויות להיות נדרשות כדי לפתור נקודות סיום קרובות.

כיצד אני מטפל בטיטרציות עם סטוכיומטריה שאינה 1:1?

עבור תגובות שבהן הטיטרנט והאנליט לא מגיבים ביחס של 1:1, שנה את נוסחת הטיטרציה הסטנדרטית על ידי שילוב יחס הסטוכיומטריה:

C2=C1×V1×n2V2×n1C_2 = \frac{C_1 \times V_1 \times n_2}{V_2 \times n_1}

איפה:

  • n1n_1 = מקדם הסטוכיומטריה של הטיטרנט
  • n2n_2 = מקדם הסטוכיומטריה של האנליט

לדוגמה, בטיטרציה של H₂SO₄ עם NaOH, היחס הוא 1:2, כך ש n1=2n_1 = 2 ו n2=1n_2 = 1.

מה גורם לשגיאות המשמעותיות ביותר בחישובי טיטרציה?

המקורות הנפוצים ביותר לשגיאות טיטרציה כוללים:

  1. גילוי נקודת סיום לא נכון (מעבר או חוסר מעבר)
  2. סטנדרטיזציה לא מדויקת של פתרון הטיטרנט
  3. שגיאות מדידה בקריאות נפח (שגיאות פרלקסה)
  4. זיהום של פתרונות או כלי זכוכית
  5. שינויים בטמפרטורה המשפיעים על מדידות נפח
  6. טעויות חישוב, במיוחד עם המרות יחידות
  7. בועות אוויר בבורטה המשפיעות על קריאות נפח
  8. שגיאות אינדיקטור (אינדיקטור שגוי או אינדיקטור שהתפרק)

כיצד אני ממיר בין יחידות ריכוז שונות בתוצאות טיטרציה?

כדי להמיר בין יחידות ריכוז:

  • ממול/ליטר (מ) לגרם/ליטר: הכפל במסת המולקולה של החומר
  • ממול/ליטר ל-ppm: הכפל במסת המולקולה ולאחר מכן ב-1000
  • ממול/ליטר לנורמליות (N): הכפל במקדם הערך
  • ממול/ליטר ל-% w/v: הכפל במסת המולקולה וחלק ב-10

דוגמה: 0.1 מול/ליטר NaOH = 0.1 × 40 = 4 גרם/ליטר = 0.4% w/v

האם ניתן לבצע טיטרציה על פתרונות צבעוניים או מעוננים?

כן, אך אינדיקטורים חזותיים עשויים להיות קשים לצפייה בפתרונות צבעוניים או מעוננים. גישות חלופיות כוללות:

  • טיטרציה פוטנציומטרית המשתמשת באלקטרודות pH או סלקטיביות יונים
  • טיטרציה קונדווקטומטרית המודדת שינויים בקונדווקטיביות
  • טיטרציה ספקטרופוטומטרית המנטרת שינויים בספיגה
  • לקיחת אליקווטים קטנים מהתערובת של הטיטרציה ובדיקתם עם אינדיקטור על צלחת נקודה
  • שימוש באינדיקטורים בצבעים חזקים המנוגדים לצבע הפתרון

אילו אמצעי זהירות עלי לנקוט כאשר אני מבצע טיטרציות מדויקות מאוד?

עבור עבודה מדויקת מאוד:

  1. השתמש בכלי זכוכית וולומטריים מסוג Class A עם תעודות קליברציה
  2. סטנדרט את פתרונות הטיטרנט כנגד סטנדרטים ראשוניים
  3. שלוט בטמפרטורת המעבדה (20-25°C) כדי למזער שינויים בנפח
  4. השתמש במיקרובורטה עבור נפחים קטנים (דיוק של ±0.001 מ"ל)
  5. בצע טיטרציות חוזרות (לפחות שלוש) וחישב פרמטרים סטטיסטיים
  6. השתמש בתיקוני ציפה עבור מדידות מסה
  7. השתמש בגילוי נקודת סיום פוטנציומטרי במקום אינדיקטורים
  8. קח בחשבון את ספיגת דו תחמוצת הפחמן בטיטרנטים בסיסיים על ידי שימוש בפתרונות שהוכנו לאחרונה

דוגמאות קוד לחישובי טיטרציה

Excel

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")
11

Python

1def 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}")
34

JavaScript

1/**
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}
34

R

1calculate_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})
26

Java

1public 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}
40

C++

1#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

השוואת שיטות טיטרציה

שיטהעיקרוןיתרונותמגבלותיישומים
טיטרציה ישירההטיטרנט מגיב ישירות עם האנליטפשוטה, מהירה, דורשת ציוד מינימלימוגבלת לאנליטים מגיבים עם אינדיקטורים מתאימיםניתוח חומצה-בסיס, בדיקות קשיות
טיטרציה אחוריתריאגנט עודף נוסף לאנליט, ולאחר מכן העודף נמדדעובד עם אנליטים מגיבים לאט או לא מסיסיםמורכבת יותר, פוטנציאל לשגיאות מצטברותניתוח פחממות, יוני מתכת מסוימים
טיטרציה של דחףהאנליט דוחף חומר אחר שנמדדיכולה לנתח חומרים ללא טיטרנט ישירשיטה עקיפה עם צעדים נוספיםקביעת ציאניד, יונים מסוימים
טיטרציה פוטנציומטריתמודדת שינוי פוטנציאל במהלך הטיטרציהגילוי נקודת סיום מדויק, עובד עם פתרונות צבעונייםדורש ציוד מיוחדיישומי מחקר, תערובות מורכבות
טיטרציה קונדווקטומטריתמודדת שינויים בקונדווקטיביות במהלך הטיטרציהלא נדרש אינדיקטור, עובד עם דוגמאות מעוננותפחות רגישות עבור תגובות מסוימותתגובות משקעים, חומצות מעורבות
טיטרציה אמפרומטריתמודדת זרם במהלך הטיטרציהרגישות גבוהה, טובה לניתוח עקבותהגדרת מורכבת, דורשת מינים אלקטרואקטיבייםקביעת חמצן, מתכות עקבות
טיטרציה תרמומטריתמודדת שינויים בטמפרטורה במהלך הטיטרציהמהירה, פשוטהמוגבלת לתגובות אקסותרמיות/אנדותרמיותבקרת איכות תעשייתית
טיטרציה ספקטרופוטומטריתמודדת שינויים בספיגה במהלך הטיטרציהרגישות גבוהה, ניטור רציףדורשת פתרונות שקופיםניתוח עקבות, תערובות מורכבות

מקורות

  1. האריס, ד. ס. (2015). ניתוח כימי כמותי (מהדורה 9). הוצאת W. H. פרימן וחברה.

  2. סקוג, ד. א., מערב, ד. מ., הולר, פ. ג., & קרוץ, ש. ר. (2013). יסודות הכימיה האנליטית (מהדורה 9). קנג'ייג' למידה.

  3. כריסטיאן, ג. ד., דסגופטה, פ. ק., & שוג, ק. א. (2014). כימיה אנליטית (מהדורה 7). ג'ון ויילי ובניו.

  4. הארווי, ד. (2016). כימיה אנליטית 2.1. משאב חינוכי פתוח.

  5. מנדאם, ג', דנני, ר. צ., ברנס, ג'. ד., & תומס, מ. ג'. ק. (2000). ספר הלימוד של ווגל לניתוח כימי כמותי (מהדורה 6). פרנטיס הול.

  6. האגודה הכימית האמריקאית. (2021). הנחיות ACS לבטיחות במעבדות כימיות. פרסומים של ACS.

  7. IUPAC. (2014). לקסיקון של מונחי כימיה (ספר זהב). האיגוד הבינלאומי לכימיה טהורה ומיישמת.

  8. מטרוהם AG. (2022). מדריך טיטרציה מעשית. עלון יישומים של מטרוהם.

  9. המכון הלאומי לסטנדרטים וטכנולוגיה. (2020). NIST Chemistry WebBook. מחלקת המסחר של ארה"ב.

  10. 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.