同學還記得酸鹼的特性嗎？

酸鹼又可依解離的程度

分為強酸、弱酸

強鹼和弱鹼

以酸為例

鹽酸即為常見的強酸

在水中解離度很大

可視為完全解離

而醋酸在水中的解離度則小很多

為弱酸

在前兩支影片中

我們用過濃度為0.1 M的強鹼

氫氧化鈉溶液

來滴定體積50毫升

濃度同為0.1 M的鹽酸和醋酸

我們今天試著來比較

兩者的滴定曲線有何異同

使用強鹼滴定弱酸和強酸時

在滴定的起點

即未加入任何強鹼時

此時溶液的pH值

只和酸的解離有關

鹽酸滴定起點的pH值為1

由於醋酸只會部分解離

滴定起點時

溶液中的氫離子濃度較小

pH值為2.85

而反應的當量點時

酸中所含的全部氫離子都會解離

被氫氧化鈉中和

若以相同的強鹼滴定

相同濃度的強酸和弱酸時

達當量點時

所需的氫氧化鈉莫耳數也相同

故會使用相同體積的氫氧化鈉溶液

皆為50毫升

但此時溶液中的組成成分不同

氫氧化鈉滴定鹽酸達當量點時

氫氧化鈉解離出的氫氧根離子

和鹽酸解離出的氫離子皆被用完

此時溶液為中性

pH值等於7

但氫氧化鈉滴定醋酸達當量點時

雖然氫氧化鈉解離出的氫氧根離子

和醋酸解離出的氫離子皆被用完

但因為醋酸為弱酸

醋酸根離子會再次水解生成氫氧根離子

此時溶液呈弱鹼性

pH值等於8.7

酸鹼中和過程中

當溶液中的氫離子等於氫氧根離子時

稱為中性點

在攝氏25度時

中性溶液的pH值等於7

由實驗結果可知

以強鹼滴定強酸時

中性點約等於當量點

但以強鹼滴定弱酸時

因當量點的pH值大於7

故強鹼弱酸滴定達中性點時

所加入的氫氧化鈉體積

會小於達當量點時需加入的氫氧化鈉

也就是中性點會出現在當量點之前

那現在我們試著來判斷看看

下列四張滴定曲線

何者為以強鹼滴定弱酸的pH值

與體積關係圖呢？

如果以強鹼進行滴定

起始pH值

也就是加入鹼體積為0時

溶液呈酸性

pH值小於7

另外強鹼弱酸滴定達當量點時

pH值會大於7

我們可以把pH值快速上升的區段中點

當作酸鹼滴定的當量點

符合此兩個條件的選項為B

以強鹼滴定弱酸時

當滴入鹼的體積為當量點的一半時

我們稱為半當量點

在半當量點時

溶液中約有等量的醋酸及醋酸根離子

平衡時水溶液中的氫離子濃度

等於醋酸的平衡常數

此時溶液的pH值即為酸度係數

這只適用於弱酸

及其共軛鹼同時存在的緩衝系統

並不適用於強鹼滴定強酸的結果

讓我們回到強鹼滴定弱酸的滴定曲線

根據下圖

此弱酸的解離常數應該為何？

首先

我們可以從pH值快速上升的區段知道

該滴定在當量點時

需加入的氫氧化鈉體積為50毫升

故半當量點時

加入了25毫升的氫氧化鈉

其對應到的pH值為5

故解離常數為畫面所示

在滴定達當量點後

如果再繼續加入氫氧化鈉

此時溶液中存在完全中和後

所產生的鹽類

以及未反應完的氫氧化鈉

而氫氧化鈉的鹼性

遠大於鹽類的鹼性

故溶液呈強鹼性

比較強鹼滴定強酸

及弱酸的滴定曲線可以發現

兩者在超過當量點後

pH值大致相同

但在當量點之前

我們可以看見強酸的起始pH值比較小

在當量點前

也幾乎維持很小的pH值

這是因為只要酸鹼中和後

溶液中仍有鹽酸

此時溶液仍為強酸

然而弱酸由於並不完全解離

所以起始的pH值比較大

在半當量點附近的曲線相對平緩

此時溶液中同時存在醋酸及醋酸根

可作為緩衝溶液

另外由圖可以發現

在當量點附近

弱酸的pH值變化範圍較小

當量點落在pH 8.7處

而強酸的pH值變化範圍較大

當量點時pH等於7

我們在挑選酸鹼指示劑時

配合不同指示劑的變色範圍

來挑選不同滴定中

適合使用的酸鹼指示劑

強鹼弱酸滴定

適合使用在鹼中變色的指示劑

強鹼強酸滴定時

使用的指示劑選擇較多

變色範圍落在圖中

pH值變化範圍內的指示劑皆可使用

下圖為常見指示劑的變色範圍

甲基橙約3~4.5

甲基紅約4~6

溴瑞香草酚藍為6~8

酚酞則為8~10

同學們想想看

哪些指示劑適用強鹼強酸滴定？

又有哪些指示劑適用強鹼弱酸滴定呢？

根據滴定曲線

可以判斷強鹼強酸滴定所需的指示劑

變色範圍需落於pH 3~10之間

故四種指示劑皆可用來判斷滴定終點

但強鹼弱酸滴定所需的指示劑

變色範圍需落於pH 6~10之間

故適合滴定終點的指示劑

為溴瑞香草酚藍和酚酞

你答對了嗎？

讓我們來做一下重點整理

今天的影片中

我們比較了使用強鹼

分別滴定強酸和弱酸溶液時的滴定起點

中性點和當量點

1. 強酸的滴定起點pH值較小

當量點pH值等於7

且中性點即為當量點

2. 弱酸的滴定起點pH值較大

當量點pH值大於7

而中性點則在當量點之前

3. 強鹼弱酸滴定時

當加入的氫氧化鈉體積達半當量點時

此時溶液的氫離子濃度

約等於弱酸的解離常數

pH值等於酸度係數

4. 由滴定曲線

當量點附近的pH值變化中

可以判斷不同酸鹼滴定中

適合使用的酸鹼指示劑

除了酸鹼滴定外

我們也有學過氧化還原滴定

兩種滴定所使用的裝置相似

但原理卻不相同

同學們想想看

在氧化還原滴定適合使用哪些指示劑？

原理又是什麼呢？

那我們下次見