滴定曲線の見分け方・書き方についてグラフを使ってわかりやすく解説

前回までの記事でｐHの計算方法や中和滴定に使用する器具の使い方について解説しました。

今回の記事では
滴定曲線の見分け方・書き方について
グラフを使ってわかりやすく解説していきます。

Contents

1 滴定曲線の見分け方・書き方

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滴定曲線の見分け方・書き方

滴定曲線とは滴定している真っ最中のｐHの変化をグラフで表した曲線のことです。

前回の記事で解説した中和滴定に使用する器具の準備が終わったら
いよいよ滴定に入ります。

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・中和滴定の器具使い方・注意点をわかりやすく解説

そして滴定曲線を書いていくことになります。
そして滴定曲線の見分け方としては最初に解説する強酸・強塩基の組み合わせが基準になります。
強酸・強塩基の見分けがつけば、他のパターンは簡単に見分けられるようになりますよ。

ではさっそくやっていきましょう。

滴定曲線の見分け方・書き方（１）強酸・強塩基

ではHClをNaOHで滴定するパターンから。
HCｌ（塩酸）は強酸でＮａＯＨ（水酸化ナトリウム）は強塩基です。
ではグラフを書いていきましょう。

強酸と強塩基はどちらも強いので引き分けで中性になりますね。
これは以前の記事で計算方法とともに解説しています。

詳細はこちら

・pHの計算方法について例題を使ってわかりやすく解説

なのでちょうど中和するとｐHは7になり上記のようなグラフになります。
今回のは強酸のHClを強塩基のNaOHで滴定したので上記グラフのようになります。
でも、強塩基のNaOHを強酸のHCｌで滴定したら最初にｐＨが13で
滴下量を増やすと酸性の方に傾いていくようなグラフになります。

ご注意ください。

でも今回のはコニカルビーカーの方に塩酸HCｌがあって
ビュレットで水酸化ナトリウムＮａＯＨを垂らしていきます。
だからはじめは酸性でだんだんアルカリになっていくようなグラフになります。

どっちにどっちを加えたか？
逆にするとグラフはひっくり返ってしまいますからね。
なので注意してください。
丸暗記はダメです。

どっちが最初にあってどっちをどっちを加えたか？
よく確認しましょう。
これだけでもあなたが悩んでいたことが解決したかもしれません。

今回は最初に塩酸でした。
そして水酸化ナトリウムNaOHを加えたから
だんだんｐHが上がったというグラフです。

で、ちょうどぴったり中和するとｐHが7のはず。
これを中和点とか当量点（とうりょうてん）といいます。

私が高校のときは化学の先生が『中和点』といっていました。
でも大学の化学実習のとき、教授は『当量点（とうりょうてん）』といってました。
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なのであなたが高校生なら『中和点（ちゅうわてん）』と覚えておいた方がよいかもしれません。
でも、あなたが大学生なら『当量点』と覚えた方がよいかもしれません。
欲張りな方は両方覚えておきましょう（苦笑）。

とにかく塩酸という強酸と水酸化ナトリウムという強アルカリを混ぜたら
ｐHが中性の7になるでしょう。
今回のケースだとｐH７が当量点（中和点）となります。

当量点（中和点）とは

ピッタリと中和した点のこと

です。

とにかくぽたぽたと塩酸の中に水酸化ナトリウムを1滴1滴入れて
中和していくわけです。
そして最後の1滴になったとしましょう。

いよいよあと1滴で中和です。
ただ1滴にも体積があります。
最後の1滴で必要な量というのは丸ごとではありません。
一部でよいわけです。

最後の1滴を考えた場合、1滴にはある程度体積があります。
この1滴の一部で中和できることが一般です。
ということは中和していると余分に入ってしまうのです。
上記画像でいったら1滴でも紫部分だけ入ってくれたらよいですが、
不要な黄緑色部分まで入ったとしましょう。
黄緑色の分は本当はいらないのですが、中和滴定では
1滴ずつ入れるため仕方ありません。

で、水酸化ナトリウムは強塩基です。
弱塩基ではありません。
だから最後の1滴でバーンとｐHが動いてしまうのです。
これが強酸、強塩基の特徴です。

つまり強酸、強塩基というどっちも強い時は
当量点付近におけるｐHの変化が、いきなり最後の1滴で裏返るので
非常に大きいという特徴があります。

ここで指示薬の登場です。

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・中和滴定における指示薬の選び方

ちょうどぴったり中和した時に溶液が「もう中和したからいらないよ」って
教えてくれませんよね。

だから指示薬を加えておくのです。
つまり、「もう中和したからいらないよ」ってことを
色の変化で示してくれるというのが指示薬です。

指示薬とは

ちょうど中和したところを色の変化で教えてくれる物質のこと

です。

代表的な指示薬は

・フェノールフタレイン
・メチルオレンジ

です。

変色域はフェノールフタレイン8.3〜10.0あたりで
メチルオレンジ3.1〜4.4です。

そして変色域は位置が大事です。
色はフェノールフタレインの場合、
変色域で上の方（ｐHが高いほう）にいくと赤くなり、
下の方（ｐHが低いほう）に行くと無色になります。

変色域の中の色はだんだん変わっていくので
変色域の中の色は意味がありません。
色を見るのは変色域の外側（上下）になります。

こんな感じで変色域は位置が大事です。
フェノールフタレインの場合はアルカリ側にあるということが大事です。
ｐHが8.3から10.0あたりという変色域ですからね。

指示薬の重要なポイント

・変色域配置が大事（アルカリ側？酸性側？）
・色は両サイド（変色域よりｐHが高い時の色は？低い時の色は？）

です。

たとえばフェノールフタレインなら
変色域はアルカリ側にあって色は変色域よりｐHが高いと赤色で
低いと無色になるというのが重要です。
変色域の色は重要ではありません。

そしてもう1つ大事なのがメチルオレンジです。
メチルオレンジの変色域はｐH3.1～4.4です。
色は両サイドで変色域より高いと黄色くなり
低いと赤くなります。

よろしいでしょうか？

フェノールフタレインは変色域よりｐHが低いと全部無色です。
たとえばｐHが3でも7でも無色です。
メチルオレンジも変色域よりもｐHが高いと全部黄色です。
たとえば、ｐHが5でも13でも黄色です。

こんな感じで変色域と色の関係もしっかりと理解しておいてくださいね。
フェノールフタレインの色

するとフェノールフタレインを指示薬で使ったとしましょう。
最後の1滴で無色から赤色に変化します。
今まで色が無色だったのに1滴水酸化ナトリウムを入れたら
一気に色が赤くなったということで
中和滴定をストップできるわけです。

あるいはメチルオレンジを使ったとしましょう。
メチルオレンジを使うと最初は赤いです。
でも最後の1滴で黄色くなったら滴定をストップできます。

なので強酸、強塩基の中和滴定の場合
変化が非常に大きいのでフェノールフタレイン、メチルオレンジ両方の
変色域を一気に突破する、つまりどちらを使っても色が変化します。
だから両方の指示薬を使うことができるということです。

強酸、強塩基の場合

指示薬はフェノールフタレイン、メチルオレンジ両方とも使用することができる。

ということです。

以上のことを理解しておくと
滴定曲線を見分けたり書くことができるわけです。

滴定曲線の見分け方・書き方（２）弱酸・強塩基

ここまで解説したことが分かれば
あとはここまでの内容を基準にして考えていけばOKです。

次に酢酸という弱酸と水酸化ナトリウムという強塩基のパターンを考えていきましょう。
そして酢酸を水酸化ナトリウムで滴定するパターンで考えていきますね。

酢酸は弱酸、水酸化ナトリウムは強塩基。
中和しても強いほうに引っ張られます。
だから当量点はｐH７ではありません。
これは前回の記事で解説しています。

酢酸と水酸化ナトリウムを混ぜたら酢酸ナトリウムという弱塩基性の物質ができると
前回の記事で解説しています。

前回の記事はこちら

・pHの計算方法について例題を使ってわかりやすく解説

なので当量点（中和点）はｐH7より上にきます。
さっき強酸、強塩基という基準のグラフについて解説しましたね。
今回のは弱酸、強塩基なので塩基の方が強いのでｐHが高いです。
だからグラフ自体、上に圧縮されます。

フェノールフタレインの色
さっきのはｐH1からスタートでした。

でも酢酸は弱酸なので、もっとアルカリ側からスタートするわけです。
だからさっきのグラフを上の方に圧縮したようなグラフになるわけです。
どういうことか？
メチルオレンジの変色域が意味をなさなくなります。
だってメチルオンジの変色域はｐH3.1～4.4で、この位置は
今回の弱酸強塩基ではかすりもしないからです。

でもフェノールフタレインの方はちょうど当量点のところで
色が変化してくれます。
今回みたいに弱酸強塩基であっても最後の1滴で一気に動きます。
フェノールフタレインなら無色から赤色に変わります。
でもメチルオレンジは外れているから最後の1滴を使っても
色が変化しません。

つまり弱酸強塩基ではフェノールフタレインだけが
滴定に利用できるということです。

弱酸強塩基の場合

・フェノールフタレインは使えるがメチルオレンジは使えない