什麼是滴定莫耳濃度計算器?
這個工具能根據酸鹼滴定或氧化還原滴定的數據,求出待測溶液(analyte)的未知濃度(莫耳濃度)。在當量點時,加入的滴定劑量與待測物在化學上恰好相等,因此可套用 \(M_a \cdot V_a \cdot n_a = M_b \cdot V_b \cdot n_b\) 這個關係式。其中 \(M_a\) 與 \(M_b\) 分別為待測物與滴定劑的莫耳濃度,\(V_a\) 與 \(V_b\) 為兩者的體積,\(n_a\) 與 \(n_b\) 則是平衡反應式中的化學計量係數。本工具具有普遍適用性——無論在哪個國家或哪間實驗室,任何滴定都能使用。
使用方法
請依序輸入已知的滴定劑濃度(mol/L)、滴定終點時由滴定管滴入的滴定劑體積(mL),以及移液管取至錐形瓶中的待測物體積(mL)。接著設定化學計量係數 \(n_a\) 與 \(n_b\)。對於像 HCl + NaOH 這類簡單的 1:1 反應,兩個係數皆為 1;至於 H₂SO₄ + 2NaOH,若酸為待測物,則酸的係數 \(n_a\) 為 1,而鹼的係數 \(n_b\) 為 2。
公式解析
由於莫耳數 = 莫耳濃度 × 體積,當量點即可得到 \(M_a \cdot V_a \cdot n_a = M_b \cdot V_b \cdot n_b\)。將未知的待測物莫耳濃度整理出來,可得 $$M_a = \dfrac{M_b \cdot V_b \cdot n_a}{V_a \cdot n_b}$$ 體積可直接以 mL 輸入,因為單位會相互抵消——真正影響結果的只有 \(V_b/V_a\) 這個比值。計算器同時會列出滴入的滴定劑莫耳數(\(M_b \times V_b/1000\))以及對應反應掉的待測物莫耳數。
實例演算
假設以 25.0 mL、0.100 mol/L 的 NaOH 在 1:1 反應中中和 20.0 mL 的 HCl,則 $$M_a = \frac{0.100 \times 25.0 \times 1}{20.0 \times 1} = 0.125 \text{ mol/L}$$ 也就是說,這份 HCl 溶液的濃度為 0.125 M。
常見問題
體積一定要用公升(L)嗎?不必。只要 \(V_a\) 與 \(V_b\) 採用相同單位,因為單位會抵消,結果依然正確。
\(n_a\) 與 \(n_b\) 是什麼?它們是平衡反應式中的莫耳比係數。例如以單質子鹼滴定二質子酸時,請設 \(n_a=1\)、\(n_b=2\)。
氧化還原滴定也能用嗎?可以。只要依照電子轉移的化學計量關係來設定 \(n_a\) 與 \(n_b\) 即可。