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中和滴定での活用
spreadsheetは、化学にも応用できます。
中和滴定を扱ってみます。
中和滴定とは、何をするのかをWikipediaでの説明を
引用してみると、以下。
中和滴定(酸塩基滴定:Acid-base titration)は濃度未知の
酸や塩基を、濃度が既知である塩基や酸で中和して酸や塩基
の濃度を決める操作。
この操作で未知の酸や塩基の溶液の定量的な分析ができる。
滴定には酸と塩基の中和反応を用いる。
pKa(酸解離指数)やKa(酸解離定数)をpHのグラフから求める
こともできる。
また、化学物質の純度を決めるのにも用いられる。
溶液に酸あるいは塩基を滴状態で加えていき、pHのグラフを
表示すると、濃度変化がわかるというカラクリ。
酸と塩基の個数が、一致して水になって、酸あるいは塩基の
差が0になれば、中和したとみなせます。
具体的な問題で、考えていきます。
問題
0.10 mol/lの塩酸100mlを中和するのに必要な
0.025 mol/lの水酸化カルシウム水溶液は
x mlである。xを求めなさい。
酸と塩基の個数は、モル濃度で示されているので
モル濃度差がゼロになる値を計算すればオシマイ。
モル濃度は、1リットルで表現されているので
1000ミリリットルで表現。
酸のモル数を求めていきます。
(HCLなのでH+は1個出ることに注意)
セルB5の値を、1000倍してセルC5に格納。
1000ミリリットルでのモル数がわかったので
100ミリリットルでは、0.1倍すれば対象と
なるモル数が計算できます。
塩基のモル数を求めてみます。
(CaOH2なのでHO−は2個でることに注意)
中和の定義を思い返します。
中和は、酸と塩基のモル数の差が0である。
セルD4とD8の値が同じになるとよいはず。
セルC8の値を、何倍するとセルD8の値に
なるかというだけの計算になります。
セルD8の値をセルC8の値で除算し
結果をセルE8に格納して解を求値。
計算式を入れて求めると、以下。
1000ミリリットルが、0.2だけあるので
セルF8にミリリットルに換算した値を入れて
最終解になります。
ここまでは、比例計算だけで求めてきました。
モル濃度だけを使って、モル数が一致するまで
乗算を繰り返す方法でもできます。これが滴定
に相当。
セルB8の値を、1ミリリットルずつ積算して
同じモル濃度になるのは?と考えます。
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