強酸－強塩基滴定（pHを与えて滴下量を求める方法）
今回も水酸化ナトリウムで塩酸を滴定する場合ですが、前回とは逆に、pHを与えて滴下量を求める方法です。この方法は、pHを任意に指定できるので、中和点付近のpHが急激に変化する部分を滑らかに描くことが簡単にできます。
＜関係式＞
電荷均衡式
[H+]＋[Na+] = [OH-]＋[Cl-] に、
[Na+] = CboT/(V+T)
[Cl-] = CaoV/(V+T)
を代入してTについて整理すると、次式が得られます。
[H+] + CboT/(V+T) = [OH-] + CaoV/(V+T)
([H+]－[OH-])(V+T) +CboT －CaoV =0
T = {(Cao－[H+] + [OH-])×V}/(Cbo + [H+]－[OH-])
これが、滴下量Tと[H+],[OH-]の関係式です。
pHを与えると、
[H+] = 10^-pH
[OH-] = Kw/[H+]
したがって、pHの値を与えれば、Tの値を求めることができます
＜エクセルの操作＞
この計算をエクセルでおこないます。
(1) Cao, Cbo,Vの値をC3～C6のセルに入れる。
(2) 計算開始のpHを決める。開始のpHは、滴定前の試料のpHとする。
・[H+] = Caoなので、pH =1から始める。
(3) 計算終了のpHを決める。終了のpHは、滴定液のpHより少し小さな値とする。
・滴定剤のpH=13より少し小さな12.6とする。
(4) プロットしたいpHをB列に入れる。
・ 例では、0.2きざみでpHを増やしている。（B10:B126）
(5) 開始のpH(pH=1)について次の計算式をC10～H10のセルに入れる。
[H+] = 10^-㏗
・C10 =10^-B10
[OH-] = 10^-14/[H+]
・D10 =$C$6/C10
Δ = [H+]－[OH-]
・E10 =C10 - D10
F = (Cao－Δ)/( Cbo＋Δ)
・F10 =($C$3 -E10)/($C$4+E10)
T = FV
・G10 =F10*$F$5
pH
・H10 =B10
(6) すべてのpHについて同様の計算を行う。
・C10:H10をC126:H126までコピー＆ペースト
(7) このシートを基に、散布図を用いて滴定曲線を描く。
＜結果＞
作成した滴定曲線およびエクセルシート(抜粋)を図-1, -2に示します。
図-1
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