Калькулятор кислотно-основного титрування

Титрування — базовий метод аналітичної хімії для визначення невідомої концентрації розчину кислоти або основи. Калькулятор обчислює невідому концентрацію за узагальненою формулою n1·C1·V1 = n2·C2·V2, де n1 і n2 — стехіометричні коефіцієнти реакції нейтралізації.

Даний інструмент реалізує науково обґрунтований підхід до обчислень, що базується на перевірених математичних методах і стандартних формулах аналітичної хімії. Усі розрахунки виконуються у реальному часі безпосередньо у браузері — без відправки даних на сервер і без необхідності встановлювати додаткове програмне забезпечення. Інтерфейс оптимізований для зручного введення параметрів, відображення результатів з необхідною точністю та покрокових пояснень застосованих формул.

Розрахунок концентрації

Формула та пояснення

Загальна формула титрування

n1 · C1 · V1 = n2 · C2 · V2 C1, V1 — концентрація й об'єм відомого розчину C2, V2 — концентрація (шукана) й об'єм титранту n1, n2 — стехіометричні коефіцієнти кислоти й основи Звідси: C2 = (n1 · C1 · V1) / (n2 · V2)

Окремий випадок 1:1 (наприклад, HCl + NaOH)

C1 · V1 = C2 · V2 → C2 = (C1 · V1) / V2

Приклад узагальненого випадку (H2SO4 + 2NaOH)

H2SO4 + 2NaOH → Na2SO4 + 2H2O n1 = 1 (H2SO4), n2 = 2 (NaOH) 1 · C1 · V1 = 2 · C2 · V2

Умови застосовності

  • Реакція має бути повною — нейтралізація кислоти основою повинна проходити до кінця без побічних реакцій
  • Правильний вибір індикатора — колір має змінюватися саме поблизу теоретичної точки еквівалентності
  • Точність вимірювання об'єму — бюретка повинна бути відкалібрована, зчитування без паралаксу
  • Стехіометрія враховується коефіцієнтами n1, n2 — для багатоосновних кислот чи основ використовуйте відповідні значення
  • Температура й розведення — концентрація виражається в моль/л за стандартних умов вимірювання об'єму

Приклади розв'язання

Покрокові задачі

Приклад 1: Для титрування 25,0 мл розчину HCl з концентрацією 0,100 моль/л витрачено 23,5 мл розчину NaOH. Знайдіть концентрацію NaOH (реакція 1:1).

Розв'язання:

Реакція: HCl + NaOH → NaCl + H2O, тому n1 = n2 = 1

C2 = (n1 · C1 · V1) / (n2 · V2) = (1 · 0,100 · 25,0) / (1 · 23,5) = 2,50 / 23,5

Відповідь: C2 ≈ 0,1064 моль/л (0,106 моль/л)

Приклад 2: Для нейтралізації 20,0 мл розчину H2SO4 з концентрацією 0,050 моль/л витрачено 18,0 мл розчину NaOH. Знайдіть концентрацію NaOH.

Розв'язання:

Реакція: H2SO4 + 2NaOH → Na2SO4 + 2H2O, тому n1 = 1, n2 = 2

C2 = (n1 · C1 · V1) / (n2 · V2) = (1 · 0,050 · 20,0) / (2 · 18,0) = 1,00 / 36,0

Відповідь: C2 ≈ 0,0278 моль/л

Приклад 3: Для повної нейтралізації 15,0 мл розчину H3PO4 з концентрацією 0,040 моль/л (до третьої точки еквівалентності) витрачено 27,0 мл розчину NaOH. Знайдіть концентрацію NaOH.

Розв'язання:

Реакція: H3PO4 + 3NaOH → Na3PO4 + 3H2O, тому n1 = 1, n2 = 3

C2 = (n1 · C1 · V1) / (n2 · V2) = (1 · 0,040 · 15,0) / (3 · 27,0) = 0,600 / 81,0

Відповідь: C2 ≈ 0,00741 моль/л

Практичне значення та контекст

Де застосовується

Титрування — один з найпоширеніших методів кількісного аналізу в аналітичній хімії, фармації, харчовій промисловості та екологічному моніторингу. Студенти хімічних та біологічних спеціальностей використовують його для визначення концентрацій кислот, основ, солей та стандартизації розчинів у лабораторних роботах. У промисловості титрування застосовується для контролю якості продукції — від визначення кислотності харчових продуктів до аналізу стічних вод. Фармацевтичні лабораторії використовують титрування для перевірки концентрації діючих речовин у препаратах. Простота методу, доступність обладнання (бюретка, піпетка, індикатори) та висока точність роблять титрування незамінним інструментом як у навчальному процесі, так і в промисловій та науковій практиці.

Часті запитання (FAQ)

Що таке титрування?
Титрування — це аналітичний метод визначення концентрації розчину (аналіту) шляхом поступового додавання розчину з відомою концентрацією (титранту) до досягнення точки еквівалентності, у якій кількість молів реагентів відповідає стехіометричному співвідношенню реакції. Об'єм витраченого титранту вимірюють за допомогою бюретки.
Що означає формула C1V1 = C2V2 і коли вона застосовується?
Формула C1·V1 = C2·V2 виражає рівність кількості молів кислоти й основи у точці еквівалентності для реакції з простим стехіометричним співвідношенням 1:1 (наприклад, HCl + NaOH). Якщо кислота чи основа реагують у іншому співвідношенні (наприклад, H2SO4 + 2NaOH або H3PO4 + 3NaOH), формулу узагальнюють до n1·C1·V1 = n2·C2·V2, де n1 і n2 — стехіометричні коефіцієнти кислоти й основи відповідно.
Що таке точка еквівалентності та точка кінця титрування, і як їх визначають?
Точка еквівалентності — це теоретичний момент, коли кількість молів кислоти й основи стехіометрично зрівнюється. Точка кінця титрування (endpoint) — це момент, коли спостерігається видима зміна (наприклад, зміна кольору індикатора чи стрибок pH на pH-метрі), яка приблизно збігається з точкою еквівалентності. На практиці саме точку кінця фіксують візуально або за допомогою pH-метра, і в ідеальному випадку вона максимально наближена до точки еквівалентності.
Чому важливо правильно обрати індикатор для титрування?
pH розчину у точці еквівалентності залежить від сили кислоти й основи. Для сильної кислоти й сильної основи (HCl + NaOH) точка еквівалентності настає при pH ≈ 7, і підходить, наприклад, фенолфталеїн або метиловий оранжевий. Для слабкої кислоти й сильної основи (CH3COOH + NaOH) точка еквівалентності зміщена у лужну область (pH > 7) через гідроліз солі, тому потрібен індикатор, що змінює колір саме в цьому діапазоні (фенолфталеїн, а не метиловий оранжевий). Невірний вибір індикатора спричиняє систематичну похибку визначення об'єму титранту.
Які типові помилки трапляються під час лабораторного титрування?
Найпоширеніші помилки: паралакс при зчитуванні рівня рідини у бюретці (очі мають бути на рівні меніска); передозування індикатора, що зсуває видиму точку кінця; недостатнє чи надмірне промивання бюретки й колби перед титруванням (сліди попереднього розчину змінюють концентрацію); занадто швидке додавання титранту поблизу точки еквівалентності, через що легко «проскочити» потрібний об'єм; та бульбашки повітря в носику бюретки, які спотворюють показник витраченого об'єму.

📁 Категорія: Хімія