中和滴定曲線 (5回目)

2026/1/31(土)
 
中和滴定曲線 (5回目)
 
(neutralization titration)
 
2価の1価の強塩基の塩1価の強酸の滴定曲線
[Na2CO3aqをHClaqで滴定]
 
炭酸ナトリウム水溶液と塩酸の反応式
Na2CO3 + HCl → NaCl + NaHCO3 
NaHCO3 + HCl → NaCl + H2CO3 (CO2 + H2O)
 

c,c',V,V'は元の酸・塩基のモル濃度と体積

Ca = cV/(V+V') , Cb = c'V'/(V+V') は滴定中の酸・塩基のモル濃度

 

水溶液中に[H2A],[HA-],[H+],[A2-],[B+],[OH-]が存在する

Ca = [A2-] + [H2A] + [HA-] , Cb = [B+]  … 酸・塩基のモル濃度

Kw = [H+][OH-]                         … 水のイオン積

Ka1 = [H+][HA-]/[H2A]                  … 酸の電離定数(第1)

Ka2 = [H+][A2-]/[HA-]                   … 酸の電離定数(第2)

[B+] + [H+] = 2[A2-] + [HA-] + [OH-]     … 電気的中性

 

[H+]4 + (Ka1 + Cb)[H+]3 + {Ka1(Ka2 + Cb - Ca) - Kw}[H+]2 

+ Ka1{Ka2(Cb - 2Ca) - Kw}[H+] - Ka1Ka2Kw = 0

 

元の酸・塩基で表すと

[H+]4 + {Ka1 + c'V'/(V+V')}[H+]3 + {Ka1{Ka2 + (cV-c'V')/(V+V')}

- Kw}[H+]2 + Ka1{(cV-2c'V')/(V+V')Ka2 - Kw}[H+] - Ka1Ka2Kw = 0

 

A = [H+]{[H+]{[H+]([H+] + Ka1) + Ka1(Ka2 - Kw)} - Ka1Kw} - Ka1Ka2Kw

B = [H+]cKa1([H+] + 2Ka2) - A

C = c'[H+]{[H+]([H+] + Ka1) + Ka1Ka2} + A

V' = (B/C)V

 
上記式の[B+]を[B+]-[C-]に置き換える
 

c,c',V,V'は元の塩(B2A)と元の強酸酸(HC)のモル濃度と体積

Ca = cV/(V+V'), Cb = (2cV-c'V')/(V+V')は滴定中のと塩基のモル濃度

 

水溶液中に[H2A],[HA-],[H+],[A2-],[B+],[OH-],[C-]が存在する

Ca = [A2-] + [H2A] + [HA-] , Cb = [B+]-[C-]  … 酸・塩基のモル濃度(塩)

Kw = [H+][OH-]                              … 水のイオン積

Ka1 = [H+][HA-]/[H2A]                       … 酸の電離定数(第1)

Ka2 = [H+][A2-]/[HA-]                        … 酸の電離定数(第2)

([B+]-[C-]) + [H+] = 2[A2-] + [HA-] + [OH-]   … 電気的中性

 

[H+]4 + (Ka1 + Cb)[H+]3 + {Ka1(Ka2 + Cb - Ca) - Kw}[H+]2 

+ Ka1{Ka2(Cb - 2Ca) - Kw}[H+] - Ka1Ka2Kw = 0

 

元の塩と酸で表すと

[H+]4 + {Ka1 + (2cV-c'V')/(V+V')}[H+]3 + {Ka1{Ka2 + (cV-c'V')/(V+V')}

- Kw}[H+]2 + Ka1{c'V'/(V+V')Ka2 - Kw}[H+] - Ka1Ka2Kw = 0

 
V'を求める式
(V+V')[H+]4 + {(V+V')Ka1 + 2cV-c'V'}[H+]3 
+ {Ka1((V+V')Ka2 + (cV-c'V')) - (V+V')Kw}[H+]2 
- Ka1{Ka2c'V' + (V+V')Kw}[H+] - (V+V')Ka1Ka2Kw = 0
 
A = [H+]4 + Ka1[H+]3 + Ka1(Ka2 - Kw)[H+]2 - Ka1Kw[H+] - Ka1Ka2Kw
= [H+]{[H+]3 + Ka1[H+]2 + Ka1(Ka2 - Kw)[H+] - Ka1Kw} - Ka1Ka2Kw
= [H+]{[H+]{[H+]2 + Ka1[H+] + Ka1(Ka2 - Kw)} - Ka1Kw} - Ka1Ka2Kw
= [H+]{[H+]{[H+]([H+] + Ka1) + Ka1(Ka2 - Kw)} - Ka1Kw} - Ka1Ka2Kw
B = -V(2c[H+]3 + cKa1[H+]2 + A)
= -V{c[H+]2(2[H+] + Ka1) + A}
C = -c'[H+]3 - c'Ka1[H+]2 - c'Ka1Ka2[H+] + A
= -[H+]c'{[H+]2 + Ka1[H+] + Ka1Ka2} + A
= -[H+]c'{[H+]([H+] + Ka1) + Ka1Ka2} + A
 

A = [H+]{[H+]{[H+]([H+] + Ka1) + Ka1(Ka2 - Kw)} - Ka1Kw} - Ka1Ka2Kw

B = c[H+]2(2[H+] + Ka1) + A

C = c'[H+]{[H+]([H+] + Ka1) + Ka1Ka2} - A

V' = (B/C)V

 
 
Excelによる描画



















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