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滴定曲線、溶解度などーエクセルを用いて http://ftacg.livedoor.blog/

酸塩基反応、沈殿反応、錯生成反応などの溶液内イオン平衡についてエクセル(EXCEL)を用いて理論的に解析し、滴定曲線の作成や溶解度の計算などをしていきたいと思います。

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2019/05/13

1件〜100件

  • イオン交換平衡(2)-選択係数と分配係数、吸着率

    前回(2022-06-12)の続きです。今回は選択係数と分配係数、吸着率の関係について調べます。選択係数は温度とイオン強度を定めれば平衡定数となりますが、分配係数は酸・塩濃度や錯生成などの副反応によって影響を受けます。これらの値はバッチ法やカラム法による実験で直接求

  • イオン交換平衡(1)-基礎事項

    イオン交換とは、固体物質が溶液と接するとき、溶液中のイオンを固体物質中に取り込み、代わりに自身の持つイオンを溶液に放出する現象のことです。この固体物質はイオン交換体と呼ばれ、またイオン交換に伴う反応をイオン交換反応といいます。イオン交換体と溶液の間のイオ

  • イオン対の抽出平衡-クラウンエーテル-カリウム錯体

    前々回(2022-05-22)、前回(2022-0529)とキレート抽出平衡について考えました。今回はイオン対抽出です。たとえば、金属イオンが配位子と電荷を帯びた錯体を作るとき、そのままでは有機相に抽出されませんが、ここに反対の電荷を持った特定のイオンを加えると、イオン対を作っ

  • 銅(Ⅱ)-オキシンキレート錯体の抽出平衡

    金属キレートの抽出平衡の例として、銅-オキシンキレート錯体をクロロホルムへ抽出するときの抽出平衡を取り上げます。   <<銅-オキシンキレート-クロロホルム抽出平衡>>Cq mol/Lのオキシン(HQ)とCm mol/Lの銅イオンCu2+を含みpHを調節した溶液から、無電荷のキレートC

  • 金属キレートの抽出平衡

    金属イオンはキレート剤と反応して無電荷のキレート錯体を形成すると、有機溶媒によく抽出されるようになります。このキレート抽出は金属イオンの分離・濃縮に利用されます。キレート抽出の平衡について考えます。   <<キレートの抽出平衡>><抽出平衡と抽出定数>有機

  • 溶媒抽出の器具と方法

    溶媒抽出に用いられる器具と方法について説明します。溶媒抽出には、様々なやり方がありますが、ここではよく用いられる分析ロートを使ったバッチ法を取りあげます。また抽出回数・抽出剤量と抽出の効率との関係について考察します。   <<溶媒抽出の方法と器具>>バッチ

  • 塩基、両性化合物の分配平衡

    前回(2022-05-01)は弱酸の分配平衡について調べましたが、今回は塩基および両性化合物について調べます。<<塩基の分配平衡>>塩基の分配平衡も、酸の場合と同様に取り扱うことができます。アルキルアミン(RNH2)を例にとって考えます。RNH2の分配定数をKdとし、酸解離定数を

  • 分配平衡と溶媒抽出の基礎

    二相間の分配平衡については、これまでも沈殿平衡やCO2の気液平衡(2021-07-18)で取り上げてきましたが、まだ取り上げていない系として、互いに混じり合わない二相の液体間に関する平衡があります。これから、この平衡について取り上げていきたいと思います。水相と有機相の分

  • 銅のヨウ素還元滴定における鉄(Ⅲ)のフッ化物によるマスキング

    銅のヨウ素還元滴定法は、銅(II)溶液に過剰のヨウ化カリウム溶液を加えて、銅をヨウ化銅(I)として沈殿させるとともにヨウ素(三ヨウ化物イオン:I3-)を生成させ、生成したヨウ素をチオ硫酸ナトリウム溶液で滴定する方法です。2Cu2++5I-→ 2CuI↓+I3-I3-+2S2O32- → 3I-

  • Fe(Ⅲ)-Fe(Ⅱ)系に対するフッ化物イオンの影響

    前回(2022-04-10)は、Fe(Ⅲ)-Fe(Ⅱ)系に対するpHの影響について調べました。ここにさらに錯生成剤が加わるとどうなるでしょうか? 今回は、フッ化物イオン(F-)が加わると電極電位がどのように変化するかを調べます。<<関係式、定数値>>フッ化物イオン(F-)が共存する場合

  • Fe(Ⅲ)-Fe(Ⅱ)系に対するpHの影響

    前々回(2022/03/27)、前回(2022/04/03)述べたように、電極電位は酸塩基反応・錯生成反応・沈殿反応といった副反応の影響を受けます。今回は、Fe(III)-Fe(II)系の酸化還元反応に対するpHの影響について調べます。   Fe3+イオン、Fe2+イオンはpHを上げるとさまざまな水酸

  • 酸化還元反応に影響を及ぼす因子(2)-錯生成反応、沈殿反応

    前回(2022/03/27)述べたように、電極電位は錯生成反応、沈殿反応によっても影響を受けます。今回はそのいくつかの例を紹介します。   <<錯形成反応を伴う酸化還元反応>><Mn+/M系>金属イオン(Mn+)と金属(M)の間の半電池反応を考えます(以下、活量係数はすべて1)。Mn

  • 酸化還元反応に影響を及ぼす因子(1)-見掛けの電位、pH

    前回(2022/03/20)は酸化還元反応のネルンスト式、標準電極電位、平衡定数の関係について示しました。今回は、見掛けの電位と酸化還元反応に対するpHの影響について調べます。   前回説明したように、半電池反応(aA + ne- ⇄ bB)のネルンスト式は、E = Eº-RT/(nF)×l

  • 酸化還元平衡とネルンスト式

    酸化還元滴定の基礎については、以前(2020/08/02)説明しましたが、今回以降、改めて酸化還元平衡についてもう少し詳しく説明したいと思います。今回は酸化還元平衡におけるネルンスト式、標準電極電位、平衡定数についてです。      <<基本的用語>>・酸化数: (1)

  • AgNO3とHNO3の混合溶液にNH3を滴下する

    前回(2022-03-06)からの続きで、今回はAgNO3とHNO3の混合溶液にNH3を滴下することを考えます。この場合も滴下量ごとにエクセルのソルバー機能を用いてpHの解を求めます。   <<関係式>>Cxo mol/LのAgNO3とCyo mol/LのHNO3を含む溶液V mLに、Cto mol/LのNH3 T mLを滴下し

  • AgNO3とHNO3の混合溶液をNaOHで滴定する

    前回(2022-02-27)に続き、沈殿反応を伴う酸塩基滴定の例です。今回はAgNO3とHNO3の混合溶液をNaOHで滴定するときの滴定曲線を描きます。この場合、滴定途中でAg2Oの沈殿を生じるので、滴定剤の添加量ごとにエクセルのソルバー機能を用いてpHの解を求めます。   <<関係式

  • 酸塩基滴定曲線―沈殿反応を伴う場合

    沈殿反応を伴う酸塩基滴定について説明します。これまで、均一系における酸塩基滴定について取り上げてきましたが、沈殿反応を伴う酸塩基滴定曲線を描く場合、沈殿反応が酸塩基反応と競合するので、「二分法」や「レビ法」を用いることは困難です。したがって、少しめんどう

  • リシンの滴定曲線(レビ法)-リシンの塩酸溶液

    前回(2022-02-13)の応用として、アミノ酸の1種であるリシン(lysine)を塩酸に溶解した溶液を水酸化ナトリウムで滴定するときの理論的滴定曲線をレビ法により作成します。   リシン(lysine)はジアミノモノカルボン酸で、下図のように解離します(リシンの双生イオンをHAと

  • 混合物の滴定曲線 (レビ法)-リン酸とNaOHの混合物

    前回(2022-02-06)は試料中の1つの物質sを滴定剤中の一つの物質tで酸塩基滴定するときの滴定曲線を作るための一般式を求めました。今回は混合物の滴定にも適用できるよう、式を拡張します。「滴定曲線の一般式」は「電荷バランス式」の変形であるという理屈さえ理解すれば、

  • pHを与えて滴下量を求める滴定曲線の作り方(レビ法)

    前回まで11回に渡り、二分法による酸塩基滴定曲線の描き方について説明しました。今回からは「pHを与えて滴下量(T)を求める滴定曲線の作り方」(レビ法)について説明します。   <<滴定曲線の作成方法>>既知の平衡定数等を用いて理論的酸塩基滴定曲線(T-pH)を作成する方

  • グルタミン酸の滴定曲線(2)-グルタミン酸を水または塩酸に溶かした試料

    前回(2022-01-23)の応用として、グルタミン酸(H2A)を水または塩酸に溶かした溶液を水酸化ナトリウムで滴定するときの理論的滴定曲線を二分法により作成します。   水または塩酸にグルタミン酸(H2A)を溶かした溶液(HCl濃度Cco mol/L, H2A濃度Cao mol/L, 溶液の体積V mL)

  • グルタミン酸の滴定曲線(1)-塩酸塩(二分法)

    アミノ酸の1種であるグルタミン酸(HOOC-(CH2)2-CH(NH2)-COOH)はモノアミノ・ジカルボン酸です。グルタミン酸-塩酸塩を水酸化ナトリウムで滴定する場合について、二分法を用いて理論的滴定曲線を作成します。   濃度Caoのグルタミン酸-塩酸塩(H3A+Cl-) V mLを濃度CboのN

  • グリシンの滴定曲線(二分法)

    アミノ酸の1種であるグリシン(H2N・CH2・COOH)は分子内にアミノ基とカルボキシル基を1個ずつ持つモノアミノ・モノカルボン酸です。グリシン塩酸塩を水酸化ナトリウムで滴定する場合について、二分法を用いて理論的滴定曲線を作成します。   濃度Cgoのグリシン塩酸塩 V m

  • 炭酸ナトリウムの滴定曲線(二分法)

    2価の塩基である炭酸ナトリウムを塩酸で滴定する場合について、二分法を用いて理論的滴定曲線を作成します。   濃度Cso mol/Lの炭酸ナトリウム V mLを濃度Cco mol/Lの塩酸で滴定します。滴定剤の添加量をT mLとし、炭酸の酸解離定数をK1, K2,水のイオン積をKwとしま

  • 雑談-「酸」と「酸素」

    化学を学び始めた頃よく疑問に思うのは、「酸素」はなぜ「酸の素」なのか? なぜ“酸”という漢字が用いられているのか? ということではないでしょうか。酸素はフランス人の化学者ラボアジェによって命名されましたが、彼は誤解して「酸素は酸の素となる元素」であると考

  • 弱塩基の滴定曲線―アンモニア(二分法)

    これまで、二分法を用いて弱酸を強塩基で滴定する場合について考えてきました(2021-12-05, 等)。弱塩基を強酸で滴定する場合も、理論的滴定曲線を作成するやり方は弱酸の場合と基本的には同じです。ここでは、アンモニアを塩酸で滴定する場合について考えます。   モ

  • 3価の弱酸の滴定曲線―リン酸(二分法)

    3価の弱酸を1価の強塩基で滴定する場合について考えます。例として、NaOHによるリン酸(H3Aと略す)の滴定を取り上げます。pHの計算には二分法を用います。二分法を用いて3価の酸の理論的滴定曲線を作成する方法は1価の酸、2価の酸(2021-12-05、2021-12-12)の場合と基本的

  • 2価の弱酸の滴定曲線―マレイン酸(二分法)

    2価の弱酸を1価の強塩基で滴定する場合について考えます。例として、NaOHによるマレイン酸(cis-ブテン二酸、H2Aと略す)の滴定を取り上げます。pHの計算には二分法を用います。   二分法を用いて2価の酸の理論的滴定曲線を作成する方法は1価の酸(2021-12-05)の場合と基

  • 1価の弱酸の滴定曲線―酢酸(二分法)

    今回は、1価の弱酸を1価の強塩基で滴定する場合について考えます。例として、NaOHによる酢酸(HAと略す)の滴定を取り上げます。pHの計算には二分法(2021/11/14)を用います。   <<関係式>>溶液試料中の酢酸(HA)のモル濃度をCao mol/L, 体積をV mL, 滴定剤中の水酸化ナトリウ

  • 強酸-強塩基滴定(3) ― データテーブルと滴定曲線作成

    前回(2021/11/21)は二分法表を作り、ある滴下量T mLに対するpHを求めました。しかし滴定曲線を作るためには、二分法表のTを少しずつ変化させて、それに対応する一連のpHデータを求める必要があります。Tをたとえば0~40 mLまで0.1mLずつ変化させたとすると、400個のpHデータ

  • 強酸-強塩基滴定(2)―エクセルで二分法

    前回(2021/11/14)の続きです。強酸の強塩基による滴定において、滴定剤をある量加えたときのpHを、エクセルを用いて二分法によって求めます。   <<関係式>>(復習)前回(2021/11/14)の復習です。「Cao mol/Lの塩酸 V mLをCbo mol/Lの水酸化ナトリウムで滴定する」場合を

  • 強酸-強塩基滴定(1)―二分法とは

    酸塩基滴定法は、未知量の酸(または塩基)に既知濃度の標準塩基(または酸)溶液を加え、当量点を検知して、当量点の標準溶液の容積から未知量の酸(または塩基)の量を求める方法です。標準溶液の容積とpHの関係を示した図を酸塩基滴定曲線と言います。理論的な滴定曲線を描くこ

  • リン酸-カルシウム系化合物の溶解度

    リン酸カルシウムは様々な形の化合物が知られています。今回は、リン酸水素カルシウム(CaHPO4・2H2O)およびリン酸三カルシウム(Ca3(PO4)2)についてpHと溶解度の関係を求めます。   <関係式>(μ=0, 25℃)・溶解度積:CaHPO4・2H2O(s):Kch=[Ca][HPO4], pKch=6.58Ca3(PO

  • 硫酸によるCaとBaの分別沈殿(2)-活量係数補正あり

    前回(2021/10/24)の続きです。今回は、活量係数補正を行って、Ba2+だけを選択的に沈殿させる条件について求めます。<<分別沈殿-活量係数補正あり>><関係式および平衡定数値>関係式は前回(2021/10/24)の通りです。だだし、前回の結果から分かるように酸性-中性域であれば

  • 硫酸によるCaとBaの分別沈殿(1)-活量係数補正なし

    カルシウムイオンとバリウムイオンを含む溶液に硫酸を加えることを考えます。CaSO4とBaSO4の溶解度積を比較するとBaSO4の方が小さいので、硫酸を加えていくと先にBaSO4が沈殿し、次いでCaSO4が沈殿しはじめます。Ca2+を溶液にとどめ、Ba2+だけを選択的に沈殿させる条件につい

  • Mg-CO3-H2O系溶液の平衡と溶解度(3)-Ca(II)との分離

    前回(2021/10/10)の検討で明らかなように、Mg(NO3)2溶液に適切な濃度のNH4NO3を共存させると、(NH4)2CO3をかなり加えてもMgCO3の沈殿は生じません。しかし、系統的無機定性分析において、このような条件下で果たしてCaCO3が定量的に沈殿するかどうか調べる必要があります。 

  • Mg-CO3-H2O系溶液の平衡と溶解度(2)-MgCO3沈殿生成の条件

    系統的無機定性分析において、マグネシウムイオン(Mg2+)は第VI族に属し、難溶性炭酸塩を作る第V族(Ca2+, Sr2+, Ba2+)を沈殿分離したあとの沪液から分析します。しかし前回(2021/10/03)報告したように、場合によってMg2+は炭酸塩として沈殿することもあります。今回はどのよう

  • Mg-CO3-H2O系溶液の平衡と溶解度(1)-MgCO3の溶解度

    MgCO3の酸に対する溶解度を計算で求めます。Mg2+とCO32-を実際に反応させると、生成条件により、炭酸塩、塩基性炭酸塩など様々な組成の沈殿を生成しますが、ここではMgCO3・3H2Oが生成するものとして、その溶解度を求めます。MgCO3・3H2Oの溶解度積: Kspc = [Mg][CO3] log

  • Fe(III)-OH系溶液の平衡と溶解度(3)-硫酸鉄(III)に酸または塩基を加える

    鉄(III)のOH単核・多核錯体、SO4錯体の生成やイオン強度の影響を考慮して、硫酸鉄(III)に酸または塩基を加えた場合の平衡計算を行います。   Fe(OH)3の沈殿については、無定形沈殿(pKsp=38.8)を想定しました。様々なイオン強度における平衡定数値を図-1に示します(出典:

  • Fe(III)-OH系溶液の平衡と溶解度(2)-水酸化鉄(III)の溶解度と結晶形

    以前(2020/01/26)、Al(OH)3の溶解度に及ぼす結晶形の違いについて報告しました。今回は錯体生成や活量係数補正を考慮してFe(III)(OH)3の溶解度と結晶形の関係について調べます。   鉄(III)塩の溶液に常温でアルカリをすばやく添加すると無定形(アモルファス)の沈殿が得

  • Fe(III)-OH系溶液の平衡と溶解度(1)-硝酸鉄(III)にHNO3を加える

    以前「Fe(NO3)3にNH3を加える」(2019/07/21)において、「0.1 mol/L硝酸鉄(III)水溶液はアンモニアを加えなくても一部Fe(OH)3の沈殿が生成する」という計算結果を出しました。しかし実際の硝酸鉄(III)は可溶性です。このような計算結果となったのは、NO3錯体、多核OH錯体の生

  • AgClの溶解度に及ぼすHCl濃度の影響(2)

    前回(2021/08/29)からの続きです。前回報告した「0~5 mol/L塩酸溶液に対するAgClの溶解度」の結果をもう一度示します(図-1)。図-1<塩化物イオン濃度に対する各化学種濃度と溶解度>図-1の結果を用いて、 塩化物イオン濃度([Cl])に対するAgClの溶解度(S)および銀(

  • AgClの溶解度に及ぼすHCl濃度の影響(1)

    系統的無機定性分析において、銀(I)イオン(Ag+)は第Ⅰ族に属し、塩酸溶液中で白色の塩化物沈殿を作って、第Ⅱ族以下の元素から分離されます。AgClの溶解度に対する塩酸の影響については以前(2019-04-08, 2019-04-09)このブログで取り上げましたが、このときはイオン強度(活量

  • PbCl2の溶解度に及ぼすHCl濃度の影響(2)-イオン強度の影響を考慮

    前回(2021/08/15)からの続きです。今回は、イオン強度による影響を考慮して解析します。   様々なイオン強度における平衡定数値を図-1に示します(出典:R. M. Smith and A. E. Martell,"Critical Stability Constants")。以下、この値を用いて話を進めます。   図

  • PbCl2の溶解度に及ぼすHCl濃度の影響 (1)-イオン強度の影響無視

    系統的無機定性分析において、鉛(II)イオン(Pb2+)は第Ⅰ族に属し、希塩酸を加えると白色の塩化物沈殿を作って、第Ⅱ族以下の元素から分離されます。しかしPbCl2は溶解度が比較的大きく塩酸濃度や温度によって沈殿の生成が大きく影響を受けます。今回および次回は、平衡定数デ

  • CdSの溶解度に及ぼすHCl濃度の影響

    系統的無機定性分析において、カドミウムイオン(Cd2+)は第Ⅱ族に属し、0.3 M HCl中でH2Sによって黄色の硫化物沈殿を作って、第Ⅲ族以下の元素から分離されます。しかし0.5 M HCl以上になると沈殿は不完全となり、また生成したCdS沈殿を2 M HCl中で煮沸すると溶解します。この

  • Cd(II)-HCl系溶液の錯生成平衡

    カドミウムイオン(Cd2+)は塩化物イオン(Cl-)と塩化物錯体(CdCl+,CdCl2, CdCl3-, CdCl42-)を作ります。このCd-Cl錯体の平衡、特にイオン強度の大きな溶液中での平衡について調べます。   <平衡式、生成定数および化学種濃度>前提として十分な酸が加えられていてCdの

  • CaCO3飽和溶液-CO2(g)系の平衡 (2) -炭酸水に対する溶解度

    前回(2021/07/18)は、CO2分圧が一定で、酸・塩基を加えてpHを調整したときのCaCO3飽和溶液の平衡について調べましたが、今回は酸・塩基を加えない場合について、CaCO3飽和溶液のpHおよび溶解度について調べます。これはCO2分圧一定下の水溶液(炭酸水)に対するCaCO3の溶解度お

  • CaCO3飽和溶液-CO2(g)系の平衡 (1)-CO2分圧、pHの影響

    以前(2019/08/11)、CaCl2溶液にNa2CO3を加えたときの平衡について調べましたが、このとき気相のCO2との平衡は考えませんでした。今回は、気相のCO2との平衡を考慮した平衡を考え、pHに対する化学種濃度および溶解度の関係を求めます。CaCO3飽和溶液-CO2(g)系平衡の関係式

  • Cu(II)-NH3系溶液の平衡と溶解度 (4)-硫酸銅にNH3およびNaOHを加える

    硫酸銅溶液にアンモニア水を少量添加すると青白色の沈殿が生成し、過剰に添加すると銅アンミン錯体を生成して沈殿が溶けて深青色の溶液になることはよく知られています。この沈殿は塩基性硫酸銅(CuSO4・3Cu(OH)2)であるとして溶解度と各化学種濃度を計算で求めます。さらにこ

  • Cu(II)-NH3系溶液の平衡と溶解度 (3)-硝酸銅にNH3を加える

    以前(2019/05/05)、硝酸銅溶液にNH3を徐々に加えていったときの沈殿生成と化学種濃度分布の様子について調べましたが、このときは水酸化銅(Cu(OH)2)の沈殿が生成するものとして計算しました(2021/06/20)。今回は「塩基性硝酸銅(Cu(NO3)2・3Cu(OH)2)が沈殿する」(2021/06/27)と

  • Cu(II)-NH3系溶液の平衡と溶解度 (2)-塩基性塩の沈殿

    前回(2021/06/20)に引き続き、今回は全アンモニア濃度を一定にしてpHを変化させたときの塩基性銅塩の溶解度を求めます。   高校の教科書等では、銅(II)溶液に少量のアンモニア水を加えると水酸化銅(II)が生成すると記されていますが、実際に沈殿するのは塩基性塩で、そ

  • Cu(II)-NH3系溶液の平衡 (1)ー水酸化銅の沈殿

    Cu2+イオンにアンモニアを少量加えると青白色の沈殿を生じ、さらに多量加えると沈殿が消えて深青色の錯イオン溶液となります。以前、硝酸銅溶液にNH3を徐々に加えていったときの沈殿生成と化学種濃度分布の様子について調べましたが、このときは水酸化銅(Cu(OH)2)の沈殿が生

  • CO2が含まれるNaOHを滴定剤とした酸塩基滴定

    滴定剤用のNaOH溶液を調製するにあたっては、できる限り炭酸塩を含まないような調製法をとる必要があります。また滴定剤の保存および使用においても大気中のCO2との接触をできるだけ避ける工夫が必要です*1)。今回は、なんらかの原因でCO2が含まれたNaOHを滴定剤として用いた

  • 錯生成平衡の基礎 (3)

    配位子がブレンステッド塩基の場合、金属イオンとともにプロトンとも反応するので錯生成平衡はpHの影響を受けます。ブレンステッド塩基の配位子としては、NH3, CN-, F-, EDTAなどがあります。またpHが高くなると金属イオンは水酸化物イオンとヒドロキソ錯体を作ります。この

  • 錯生成平衡の基礎 (2)

    前回(2021/05/23)は、配位子の平衡濃度が既知の場合について、溶液中の化学種の平衡濃度を求めました。今回は配位子の平衡濃度が未知の場合について考えます。<配位子の平衡濃度未知の場合の濃度計算>一般に錯形成反応において、配位子の全濃度(式量濃度)は分かっても平

  • 錯生成平衡の基礎 (1)

    錯生成平衡についてはこれまで沈殿平衡やEDTA滴定などとの関連ですでに取り扱ってきましたが、ここで改めて錯生成平衡の基礎について説明します。 <錯生成平衡と平衡定数>水溶液中の金属イオンMn+は溶媒である水が配位して水和イオンM(H2O)xn+を形成しています。ここに

  • 酸塩基滴定の滴定誤差 (3)-弱酸の混合物

    これまで(2021/05/02, 2021/05/09)に引き続き滴定誤差について考察します。今回は弱酸の混合物の滴定における滴定誤差についてです。   1価の弱酸(HX, HY)の混合物Cxo mol/Lの1価弱酸(HX, 酸解離定数Kx)およびCyomol/Lの1価弱酸(HY, 酸解離定数Ky)を含むVa mLの混合

  • 酸塩基滴定の滴定誤差 (2)-多価の酸、塩基

    前回(2021/05/02)に続いて、今回は多価の酸・塩基の滴定における滴定誤差について考察します。   <2価弱酸の滴定における滴定誤差>Caomol/Lの2価の弱酸(H2A, 酸解離定数: K1, K2)をCbomol/LのNaOHで滴定する場合、滴定曲線の式は次式で与えられます(2021/04/18)

  • 酸塩基滴定の滴定誤差 (1)-強酸、1価の弱酸

    酸塩基滴定の滴定誤差について考えます。滴定誤差は滴定で実験的に求めた終点が理論的な当量点に一致しないためにおこる誤差です。広義には滴定操作によるばらつきなどを含める場合もありますが、ここでは主に終点検出方法(たとえば、滴定指示薬による目視法)に原理的に伴う

  • 混合物の酸塩基滴定曲線

    前回(2021/04/18)は酸塩基滴定曲線の一般式を導き、これをもとにいくつかの単一物質について(理論的)滴定曲線を作りました。今回はその続きで、混合物についての酸塩基滴定曲線を作ります。滴定曲線の一般式の理屈さえ理解すれば、どのような複雑な酸塩基滴定曲線でも簡単に

  • 酸塩基滴定曲線の一般式

    これまで、エクセルによる様々な酸塩基滴定曲線の描き方を説明してきました(カテゴリー”滴定曲線”参照)。「二分法」では各化学種の平衡濃度を求めさえすれば滴定曲線の式は必要としないのですが、「レビ法」(pHを与えて滴下量を求める方法)ではpHの関数として滴定剤の滴下

  • 溶液の化学種分布(2)-アミノ酸

    代表的なアミノ酸(α-アミノ酸)について、その化学種の濃度がpHによってどのように変化するか調べます。水溶液中のアミノ酸は、pHが低いときはアミノ基とカルボキシル基の両方(および側鎖の基)がすべてプロトン化され陽イオンの形をとります。pHが上がるにつれてプロトンが

  • 溶液の化学種分布 (1)-リン酸

    ある条件下においてリン酸の解離で生じる化学種がどのような割合で存在するか、その存在分布を求めます。<活量係数を考慮しない場合>リン酸(H3PO4)の解離によって生じる化学種は、H3PO4, H2PO4-, HPO42-,PO43- の4種類です。あるpHにおけるこれら4種類の化学種の濃

  • 硫酸に水酸化ナトリウムを添加する

    前回(2021/03/21)は硫酸濃度を変えたときのpHと化学種濃度の変化を調べました。今回は一定量の硫酸に水酸化ナトリウムを添加したときのpHと化学種濃度の変化について、活量係数補正を行って調べます。硫酸の解離反応は次の通り。H2SO4 → H+ + HSO4- …1段目(完全解離)

  • 硫酸の濃度とpHについて-活量係数の考慮

    高校の教科書には、"強酸"の説明として「水溶液中でほとんどすべて電離している(=電離度が1に近い)酸を強酸という」と書かれており、その例として"硫酸"は「2価の強酸」に分類されています。このことが原因なのかも知れませが、硫酸溶液は常に(=どんな濃度でも)H2SO4

  • 二酸化炭素の溶解と酸塩基平衡 (2)-CO2分圧が変化するとき

    今回は気相と溶液でCO2の平衡が成立するとき、CO2分圧の変化によって炭酸、炭酸塩溶液のpHがどのようになるか調べます。<CO2分圧とpHの関係>前回(2021/03/07)説明した通り、気相と溶液でCO2の平衡が成立するとき、[CO2(aq)]= KHPco2 …①[HCO3] = K1[CO2(aq)]/[H] =

  • 二酸化炭素の溶解と酸塩基平衡(1) -大気との平衡

    今回は気相のCO2と平衡が成立するときの炭酸、炭酸塩のpHについて調べます。また比較のため、気相のCO2との平衡が成立しないときについても検討します。<基礎事項>二酸化炭素ガスCO2(gas)はある程度水にとけます。溶けた二酸化炭素CO2(aq)は、気体中の二酸化炭素CO2(gas)

  • 多価の酸・塩基の緩衝液 (3)-緩衝液の調製

    様々な条件にあった緩衝液の調製方法を計算で求めます。計算にあたっては活量係数を考慮します。Kºは熱力学的平衡定数、pHºは活量基準のpHを表します。活量係数による補正には拡張デバイヒュッケル式を用います。化学種iの拡張デバイヒュッケル式は次の通りです。logγi=

  • 多価の酸・塩基の緩衝液 (2)-pH計算

    今回は多価の酸・塩基の緩衝液について、ソルバーを用いてpHを求めます。計算にあたっては活量係数を考慮します。いくつかの例について、活量係数を考慮して緩衝液のpHを求めます。Kºは熱力学的平衡定数、pHºは活量基準のpHを表します。活量係数による補正には拡張デバイ

  • 多価の酸・塩基混合溶液のpH

    これまで、多価の酸塩基やそれらの塩に関するpHについて計算してきました。今回はこれら酸塩基の混合物について、いくつかの例を挙げてソルバーを用いてpHを求めます。また理解の手助けとなるよういくつかの代表例に対して二分法による解、対数濃度図を示します。●リン酸

  • アミノ酸のpH (2)-グルタミン酸、リジン

    モノアミノジカルボン酸は分子内にアミノ基1個、カルボキシル基2個を持つアミノ酸で、たとえばグルタミン酸、アスパラギン酸などがあります。またジアミノモノカルボン酸は分子内にアミノ基2個、カルボキシル基1個を持つアミノ酸で、リジン、アルギニンなどがあます。ここで

  • アミノ酸のpH (1)-グリシン

    アミノ酸は分子内にカルボキシル基(-COOH)とアミノ基(-NH2)の両方を持つ有機化合物です。カルボキシル基はプロトンを放出し、またアミノ基はプロトンを受容する働きがあり、水溶液中では分子内で-COO-, -NH3+の形をとります。これを双生イオン(=両性イオン)と言い、双生イオ

  • 多価の酸・塩基のpH (3) -リン酸塩など

    リン酸塩など3価酸の塩溶液のpHを求めます。計算にはエクセル-ソルバーを用います。また理解の手助けのため対数濃度図を示します。リン酸などの3価酸(H3A)のpHの求め方はすでに述べました(2020/12/27)。全濃度がCa mol/LのH3Aを含む溶液の平衡は次のようになります。H3A

  • 多価の酸・塩基のpH (2) -炭酸塩など

    前回(2020/12/27)は多価の酸・塩基のpHの求め方について述べましたが、今回はそれらの塩溶液のpHについて考察します。計算にはエクセル-ソルバーを用います。また理解の手助けのため対数濃度図を示します。<<2価酸の塩(NaHA)溶液のpH>>たとえばNaHCO3,NaHSなど、2価の

  • 多価の酸・塩基のpH(1)ー 硫酸, リン酸など

    これまでは1価の酸・塩基の解離平衡を取り扱ってきました。これからは2価以上の多価の酸・塩基の解離平衡について調べます。多価の酸・塩基をエクセルで取り扱う場合についても、1価の酸塩基の場合と同様に平衡の系統的解析法(2020/09/27)が基本です。<<2価の酸の溶液>>

  • 1価の酸・塩基の緩衝液 (2) -活量係数の考慮

    ある特定のpH値の緩衝液を実際に調製する場合、Ka, Kw値を用いて理論的な計算で必要濃度を求めるにはいくつかの困難が伴います。たとえば、Ka値は温度やイオン強度(活量係数)によって変動しますが、それらのデータがすべてあるとは限りません。したがって、実際の緩衝液の調

  • 1価の酸・塩基の緩衝液 (1)-pH計算と性質

    溶液に酸や塩基を加えても、pHの値をほぼ一定に保つ働きを緩衝作用といい、そのような作用を持つ溶液を緩衝液といいます。緩衝液として弱酸(または弱塩基)とその塩の混合溶液があげられます。今回はこの緩衝液の性質について調べます。まず、酢酸に塩酸または水酸化ナトリウ

  • 1価の(酸+塩基)混合溶液のpH

    1価の酸と1価の塩基を任意の割合で混合した溶液のpHを求めます。いくつかの例について、近似式、対数濃度図、ソルバーを用いて解きます。<<近似式による方法>><酢酸とNaOHの混合溶液のpH>酢酸(HA)とNaOHを混合した溶液中のHAおよびNaOHの濃度をそれぞれCa, Cbmol/Lとし、ま

  • 1価の酸の混合溶液のpH

    数種の1価の酸を任意の割合で混合した溶液のpHを求める方法を考えます。混合溶液として、たとえば塩酸+硝酸、塩酸+酢酸、酢酸+ギ酸など様々な組み合わせが考えられます。これらの溶液のpHを近似式、対数濃度図あるいはエクセル-ソルバーで求めます。<<近似式による方法>>

  • 酸塩基平衡のグラフによる解析 (2)-アンモニアおよびその塩

    今回はアンモニア(NH3)およびその塩を例に、対数濃度図を用いてpHを求めます。<<アンモニアおよび塩化アンモニウム>>0.01 mol/Lのアンモニア(NH3, Kn=9.25)、0.01 mol/Lの塩化アンモニウム(NH4Cl)の対数濃度図を作成してpHを求めます。対数濃度図の作成方法は前回(2020/11/15

  • 酸塩基平衡のグラフによる解析 (1)-酢酸および酢酸ナトリウム

    溶液のpHと化学種濃度の対数値(log C)の関係を示した図を作成すると、この図を用いてpHの近似値を求めることができます。この図は、対数濃度図、log C-pH図、Sillén図などと呼ばれ、濃度を対数変換しているので系の広い濃度範囲を概観でき、特に複雑な系での解析に有用です

  • 1価の「弱酸-弱塩基の塩」のpH

    1価の「弱酸-弱塩基の塩」のpHを求めます。例として、酢酸アンモニウム溶液およびジクロロ酢酸アンモニウム溶液を取り上げます。関係式Cs mol/Lの酢酸アンモニウム(NH4A)を水に溶かしたときの反応式は、NH4A → NH4+ + A-NH4+ + H2O ⇄ NH3 + H3O+A- + H2O ⇄ HA + OH-

  • 1価の「強酸-弱塩基の塩」・「弱酸-強塩基の塩」のpH

    1価の「強酸-弱塩基の塩」・「弱酸-強塩基の塩」のpHを求めます。例として、塩化アンモニウム溶液および酢酸ナトリウム溶液を取り上げます。<塩化アンモニウム溶液のpH>塩化アンモニウムを水に溶かすとほぼ完全に解離します。また、水はわずかに解離しています。NH4Cl →

  • 1価の弱塩基のpH

    1価の弱塩基のpHの算出方法は、1価の弱酸の場合と考え方がほぼ同じです。アンモニアを例として、(1)近似式  (2)「二分法」 (3)「ソルバー」を用いる方法によってpHを求めます。 アンモニア水は次式のように電離して、アンモニウムイオン(共役酸)を生成します。NH3 + H2O

  • 1価の弱酸のpH (3)-エクセル「ソルバー」による解

    前回(2020/10/11)は「二分法」を用いて1価の弱酸のpHを求めました。今回はエクセルの「ソルバー」を用いてpHを求める方法について説明します。<「ソルバー」による解>「 Ca=0.01 mol/Lの酢酸(HA, pKa=4.75)のpHを求める」ことを例として「ソルバー」による方法を説明しま

  • 1価の弱酸のpH (2)-エクセル「二分法」による解

    前回(2020/10/04)は近似式を用いて1価の弱酸のpHを求めました。エクセルを用いれば、近似式を用いなくてもpHのかなり厳密な近似解を求めることができ、近似式の妥当性の確認も不要となり作業の手間が省けます。エクセルを用いると言ってもやり方はいろいろです。今回は「二

  • 1価の弱酸のpH (1)-近似式による解

    平衡の系統的解析法(2020/09/27)に従って1価の弱酸(たとえば、酢酸)のpHの求め方を説明します。近似式を用いて計算を簡単にします。1価の弱酸(HA)の全濃度をCa mol/L, 酸解離定数をKa, 水のイオン積をKwとします。[  ]内の電荷記号は省略します。また、活量係数は考慮し

  • 平衡計算の解き方の基本

    これまで表計算ソフトである「エクセル」を活用して、さまざまな平衡計算を実施してきました。今回は、これら平衡計算の解き方の基本について説明します。水溶液中では酸塩基平衡、沈殿平衡、錯生成平衡、酸化還元平衡など様々な平衡があります。しかし、複数の平衡が共存す

  • 硝酸銀による塩化物の沈殿滴定-電位差滴定法

    硝酸銀による塩化物の沈殿滴定を電位差計でモニタリングするときの滴定曲線を描きます。 以前に、指示薬としてクロム酸塩を用いての硝酸銀による塩化物の沈殿滴定(モール法)について説明しました(2019/05/26, 2019/11/17)。今回は電位差滴定法による滴定曲線をについて説明

  • 銅のヨウ素滴定法(2)―ソルバーの利用

    前回(2020/09/06)は当量点前後でケース分けをして近似式を使う方法を用いましたが、今回はソルバーを用います。 具体的には前回同様、Cco mol/Lの銅(II)溶液,Vc mLに過剰のヨウ化カリウム溶液Cio mol/L, VimLを加えて、ヨウ化銅(I)沈殿とヨウ素(I2)を生成させ(溶液の体積:v

  • 銅のヨウ素滴定法(1)―当量点前後でのケース分け

    2価の銅イオンに弱酸性でヨウ化物イオンとを加えるとヨウ化銅(I)が沈殿し、同時にヨウ素を生成します。生じたヨウ素をチオ硫酸ナトリウムで滴定することにより、銅を定量することができます。このような滴定法は「ヨウ素還元滴定法」と呼ばれます。このときの滴定曲線を、当

  • KMnO4によるシュウ酸の酸化還元滴定

    エクセル-ソルバーを用いて「KMnO4によるシュウ酸の酸化還元滴定」の滴定曲線を描きます。 具体的には、CXo mol/Lのシュウ酸, VX mLおよびCHo mol/Lの硫酸, VH mLに水を加えてv mLにした溶液を、CMo mol/LのKMnO4溶液で滴定(滴下量:t mL)する場合について考えます。 <関

  • K2Cr2O7によるFe(II)の酸化還元滴定―ソルバーの利用

    今回は、ケース分け-近似による方法ではなく、エクセル-ソルバーを用いて「ニクロム酸カリウム(K2Cr2O7)によるFe(II)の酸化還元滴定」の滴定曲線を描く方法について検討します。 具体的には、濃度CFo mol/Lの鉄(II)を含む1 mol/L硫酸溶液v mLを濃度CRomol/Lのニクロム酸カリ

  • Ce(IV)によるFe(II)の酸化還元滴定(2)―二分法の利用

    前回(2020/08/09)は当量点前後でケース分けをし、それぞれの近似式を用いて酸化還元滴定曲線を作成しました。今回は、ケース分けや近似をせず、厳密に平衡式を解いて滴定曲線を描く方法を検討します。方程式の解を求めるには、エクセルで「二分法」と「データテーブル」を用

  • Ce(IV)によるFe(II)の酸化還元滴定(1)―当量点前後でのケース分け―

    酸化還元滴定でよく用いられる「セリウム(IV)標準溶液によるによる鉄(II)の滴定」を例として、当量点前、当量点、当量点後にケース分けして酸化還元滴定曲線を描く方法を説明します。 具体的には、濃度Cfo mol/Lの鉄(II)を含む1mol/L硫酸溶液v mLを濃度Cco mol/Lのセリウム

  • 酸化還元滴定の基礎

    酸化還元滴定の滴定曲線を描くための基礎的事項を説明します。 <酸化還元反応と電池>物質が電子(e-)を失ったとき、その物質は酸化されたと言い、物質が電子を受け取ったときその物質は還元されたと言います。自分が還元して相手を酸化する物質を酸化剤と言い、自分が酸化

  • アルミニウムのEDTA滴定

    アルミニウムは、加水分解して多核錯体を作りやすくEDTAとの反応速度が遅いなど、EDTA滴定にはあまり適さない元素であり、これを用いるにあたってはいくつかの困難回避策を考える必要があります。今回は、標準Zn溶液による逆滴定およびフッ化物によるAlのマスキングを適用す

  • EDTA滴定における妨害金属イオンのマスキング

    試料中に滴定を妨害する金属イオンが含まれる場合、妨害の回避策として、pHの調節、金属イオンの分離(沈殿、イオン交換等)、別の選択的キレート試薬の使用などのやり方もありますが、簡便かつ汎用的なのはマスキング剤を使用する方法です。このとき、マスキング剤による条件

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滴定曲線、溶解度などーエクセルを用いて
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