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Harris 分析化學中文版 10e
  • Harris 分析化學 10e 線上內容
  • 彩色插圖
    • 彩色插圖 1 固相萃取法
    • 彩色插圖 2 HCl 噴泉
    • 彩色插圖 3 使用二氯螢光素作為指示劑之菲傑恩滴定過程
    • 彩色插圖 4 離子強度值對離子解離過程的影響性
    • 彩色插圖 5 離子強度值對溴甲酚綠顏色的影響性
    • 彩色插圖 6 瑞香草酚藍
    • 彩色插圖 7 二氧化碳的的指示劑和酸度
    • 彩色插圖 8 使用輔助錯化合試劑之 EDTA 對銅 (II) 的滴定過程
    • 彩色插圖 9
    • 彩色插圖 10
    • 彩色插圖 11 碳分析器的光分解環境
    • 彩色插圖 12 碘試法滴定過程
    • 彩色插圖 13 電化學性書寫過程
    • 彩色插圖 14 光柵色散情形
    • 彩色插圖 15 比爾定律
    • 彩色插圖 16 吸收光譜
    • 彩色插圖 17 吸收光譜和顏色
    • 彩色插圖 18 放光現象
    • 彩色插圖 19 Ru(II) 放光現象因為氧氣而產生的猝熄現象
    • 彩色插圖 20 聲頻轉換
    • 彩色插圖 21 光碟片的雷射繞射現象
    • 彩色插圖 22 傳播、反射、折射、吸收和放光
    • 彩色插圖 23 在大體積晶體內的多重內部反射現象
    • 彩色插圖 24 氧氣光極
    • 彩色插圖 25 使用乙炔和一 氧化二氮的原子吸收光譜法 之火焰化學計量關係
    • 彩色插圖 26 誘導耦合電漿火炬
    • 彩色插圖 27 誘導耦合電漿原子放射光譜儀的多光器
    • 彩色插圖 28 低溫電漿從表面游離出物質以進行質譜分析過程
    • 彩色插圖 29 雙硫萃取過程
    • 彩色插圖 30 添加相轉移試劑而從水中將顯色陰離子萃取至乙醚中
    • 彩色插圖 31 正相與逆相薄層層析法
    • 彩色插圖 32 超臨界二氧化碳流體
    • 彩色插圖 33 流體動力學液流和電滲流等兩者的速度分佈圖
    • 彩色插圖 34 使用螢光偵測法之毛細管篩分電泳法的DNA定序
    • 彩色插圖 35 膠質與透析
    • 彩色插圖 36 濁點萃取法
  • 第2章 實驗室工具
    • 以石英水晶微量天平測量添加到 DNA 的一個鹼基
    • 2-1 化學藥品與廢棄物的安全性和處置倫理
    • 2-2 實驗室筆記本
    • 2-3 分析天平
    • 2-4 滴定管
    • 2-5 容積量瓶
    • 2-6 吸量管和注射針
    • 2-7 過濾
    • 2-8 乾燥
    • 2-9 容積玻璃器皿的校正
    • 摘要
    • 練習
    • 問題
      • 安全規範和實驗室筆記本
      • 分析天平
      • 玻璃器皿和熱膨脹現象
    • 參考操作流程:校正 50 mL 滴定管
      • 範例 滴定管校正
  • 第8章 活性和化學平衡的系統性處理方法
    • 水合離子
    • 8-1 離子強度對鹽類之溶解度的影響性
    • 8-2 活性係數
    • 8-3 回顧 pH 值
    • 8-4 平衡狀態的系統性處理方法
    • 摘要
    • 練習
    • 問題
  • 第 13 章 化學平衡的深入研究項目
    • 13-1 酸鹼系統的通用方法
    • 13-2 活性係數
    • 13-3 溶解度受 pH 值的影響性
    • 13-4 以差異圖分析酸鹼滴定
    • 摘要
    • 練習
    • 問題
  • 章末習題&練習解答
  • 分析化學_附錄A 對數、指數和直線圖形
  • 分析化學_附錄B 不確定度之累積
  • 分析化學_附錄C 額外之數據處理技術
  • 分析化學_附錄D 氧化價數和平衡氧化還原反應式
    • 問題
    • 平衡氧化還原反應
    • 酸性溶液
    • 問題
    • 答案
  • 分析化學_附錄E 當量濃度
    • 範例 計算出當量濃度值
    • 範例 計算出當量濃度值
    • 範例 使用當量濃度值
  • 分析化學_附錄K 分析標準品
  • 分析化學_參考文獻
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  1. 第 13 章 化學平衡的深入研究項目

13-4 以差異圖分析酸鹼滴定

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差異圖, 也稱為 Bjerrum 圖形 ,是從電極所獲得之滴定數據中,抽取出金屬離子-配位子形成常數值或者酸解離常數值的一種極佳方法。因此要將差異圖應用於酸鹼滴定曲線。

Niels Bjerrum (1879~1958) 是一位丹麥物理化學家, 他對於無機配位化學提出了相關的基礎理論,而目前對酸類、鹼類,和滴定曲線等各項的大部分理解知識,他有著相當的貢獻 \程度。

此時要推導出針對二質子酸的一個關鍵性方程式,然後 再將它衍伸到通用酸類,與鍵結的質子之平均比例範 圍在 0 到 2 之間,而被定義為

這份滴定溶液的電荷守恆方程式是

在滴定過程中,會知道式子 13-61 右邊的每一項之數值。而根據被混合的試劑數量,可以聲明

代入式子 13-61 而獲得鍵結質子的比例測量值:

被鍵結在多質子酸上的質子之比例實驗值。

此時藉由從的混合溶液之 滴定過程,來測量出 值。要透過增加 HCl 數量來提升的 質子化反應比例,因為在缺乏 HCl 的情況下,會發生部分解 離。使用濃度值的 NaOH 標準溶液來滴定這份溶液。當添加入溶液之後,在這份溶液中的Na+Na^+Na+之 mmol 數等於 。

為了維持幾乎固定的離子強度值,在和 HCl 之溶液中含 有 0.10 M KCl,而 和 HCl 等兩項的濃度值要遠小於 0.10 M。 而 NaOH 的濃度值要足夠大,才能讓所添加入的體積量相對於是較少的。

在酸鹼滴定中,差異圖 (difference plot),或者 Bjerrum圖形,是酸類之鍵結質子的平均比例值相對於 pH 值的一種函數關係圖形。平均比例值是在式子 13-62 的 (測量的)。在錯化合形成反應中,這個差異圖就是鍵結在金屬離子上的配位子數量相對於 函數關係圖形。

在式子 13-62 提供了的測量值。那理論值等於多少呢? 對於二質子酸而言,鍵結質子的理論平均比例值為

此時可以從式子 13-62 所建構出的差異圖來抽取出,實驗滴定過程的等兩項的數值。這份圖形是(測量的) 相對 於 pH 值的函數關係圖形。然後再使用最小平方差方法將理論曲線 (來自於式子 13-63) 逼近於實驗曲線,從而藉由讓殘差之平方總和值減少到最小化而找出到 等兩項的數值:

在圖 13-11 是胺基酸甘胺酸之滴定過程的實驗數據。起始的 40.0 mL 溶液中含有 0.190 mmol 甘胺酸和 0.232 mmol HCl,如此 以提升完全質子化占有的比例值。當添加 0.490 5 M NaOH 的液體之後,每一次添加完之後就測量溶液的 pH 值。 然後從第 16 列開始,分別將體積量和 pH 值依序鍵入 A 欄和 B 欄中。pH 值要準確到 0.001 小數位數,但是 pH 測量值的準確度 頂多是 ±0.02。

在圖 13-11 中,依序將濃度、體積,和莫耳數等各項的輸入值鍵入在格位 B3:B6 中。在格位 B7 中是數值 2,代表著甘胺酸是一種二質子酸類。而在格位 B8 是利用戴維斯方程式 13-18 計算出來的之活性係數值。在格位 B9 中則從 0.1 M KCl 之 pKw' = 13.797 的有效數值開始。10 此時讓試算表改變 pKw' 達到實驗數據的最佳逼近值,因此在格位 B9 中回傳 13.807。而分別在格 位 B10 和格位 B11 依序從甘胺酸的 pK1 和 pK2 等兩項的估計值開 始。此時根據表 10-1,而分別使用數值 2.35 和 9.78,這兩個數值 都是用於 μ = 0 的條件。就如下一段所敘述的,將會使用 Solver函數改變 pK1、pK2 和 pKw' 以達到實驗數據的最佳逼近值,因此在格位 B10 和格位 B11 中分別回傳 2.312 和 9.625。

圖 13-11
圖 13-12 甘胺酸滴定過程的 Bjerrum 差異圖。為了清晰起見,圖形中有許多實驗數據點被忽略了。