最終更新: 2026-06-15

酸塩基滴定

滴定は、未知の濃度を求めるための分析手法です。未知の溶液を既知濃度の標準溶液と反応させ、当量点に達するまで溶液を滴下します。当量点とは、酸と塩基がちょうど化学量論比で反応した瞬間のことです。この点では、酸の濃度と体積、塩基の濃度と体積という四つの量が単純な関係式で結ばれます。

滴定の式

当量点において、酸の当量のモル数と塩基の当量のモル数が等しくなります。

$$C_a \cdot V_a \cdot n_a = C_b \cdot V_b \cdot n_b$$

記号	意味
$C_a$	酸のモル濃度 (mol/L)
$V_a$	酸の体積 (mL または L)
$n_a$	酸のn因子（化学式単位当たりのプロトン数）
$C_b$	塩基のモル濃度 (mol/L)
$V_b$	塩基の体積 (mL または L)
$n_b$	塩基のn因子（化学式単位当たりの水酸化物数）

この式を変形すると、残り三つの量が既知のとき、主要な四量のうち任意の一つを求めることができます。たとえば酸の濃度を求める場合は次のようになります。

$$C_a = \frac{C_b \cdot V_b \cdot n_b}{V_a \cdot n_a}$$

n因子

n因子は、酸が化学式単位ごとに放出するプロトンの数（あるいは塩基が提供する水酸化物当量の数）を表します。一般的な酸や塩基の多くでは n = 1 です。

• n = 1: HCl、HNO₃、酢酸 (CH₃COOH)、NaOH、KOH
• n = 2: H₂SO₄、H₂CO₃、Ca(OH)₂、Ba(OH)₂
• n = 3: H₃PO₄

$n_a = n_b = 1$ のとき、式は馴染みのある $C_1 V_1 = C_2 V_2$ に還元されます。n因子を誤ると計算される濃度が整数倍ずれるため、数値を入力する前に酸と塩基の種類を確認することが大切です。

計算例

ある学生が、25.00 mL の未知濃度の塩酸溶液を 0.200 M NaOH で滴定しました。18.75 mL の塩基を加えたところで当量点に達しました。両者は一酸一塩基（$n_a = n_b = 1$）です。

$$\begin{aligned} C_a &= \frac{C_b \cdot V_b \cdot n_b}{V_a \cdot n_a} \\ &= \frac{0.200\ \text{M} \times 18.75\ \text{mL} \times 1}{25.00\ \text{mL} \times 1} \\ &= 0.150\ \text{M} \end{aligned}$$

当量点で移動した当量のモル数は次のようになります。

$$n_{eq} = C_b \cdot V_b \cdot n_b = 0.200\ \text{M} \times 18.75\ \text{mL} = 3.75\ \text{mmol}$$

二塩基酸の例

硫酸 (H₂SO₄) は $n_a = 2$ です。10.00 mL の 0.100 M H₂SO₄ 溶液を 0.200 M NaOH で滴定する場合、必要な塩基の体積は次のように計算されます。

$$\begin{aligned} V_b &= \frac{C_a \cdot V_a \cdot n_a}{C_b \cdot n_b} \\ &= \frac{0.100\ \text{M} \times 10.00\ \text{mL} \times 2}{0.200\ \text{M} \times 1} \\ &= 10.00\ \text{mL} \end{aligned}$$

n因子が二倍になることで、同じモル濃度の一塩基酸と比べて必要な塩基の体積がちょうど二倍になっています。

当量点と終点の違い

当量点は理論的な概念であり、化学量論的な中和が完了した正確な瞬間を指します。終点は実験で観察できる信号で、通常は指示薬の色変化です（フェノールフタレインは pH 9 付近でピンク色に変わり、メチルオレンジは pH 4 付近で黄色に変わります）。適切な指示薬を選べば、終点を真の当量点から一滴以内に収めることができます。

逆滴定

被検物が溶解しにくい場合や直接滴定できない場合には、逆滴定が用いられます。被検物に標準試薬を過剰量加えて反応を完結させ、残った試薬を第二の標準溶液で滴定します。この方法でも当量点の式を二段階（各滴定操作ごとに一回ずつ）適用します。

よくある質問 (FAQ)

滴定における当量点とは何ですか？

当量点とは、酸と塩基がちょうど化学量論比で反応した瞬間のことです。酸の当量と塩基の当量がすべて中和され、余剰分がない状態です。この時点で C(酸)·V(酸)·n(酸) = C(塩基)·V(塩基)·n(塩基) の関係が厳密に成立します。当量点と終点は同じではありません。終点は指示薬の色変化が観察された点であり、理想的には当量点と一致しますが、わずかにずれることがあります。

この計算にはどのような式を使用していますか？

当量点において、酸の当量のモル数と塩基の当量のモル数が等しくなります。

C(酸) × V(酸) × n(酸) = C(塩基) × V(塩基) × n(塩基)

ここで C はモル濃度、V は体積、n はn因子（化学式単位当たりの酸性プロトン数または水酸化物イオン数）です。この式を変形すると、残り三つの量が既知のとき、任意の一つの未知量を求めることができます。

n因子とは何ですか？1でない場合はいつですか？

n因子（または当量因子）は、酸分子一つが放出するプロトンの数、あるいは塩基分子一つが提供する水酸化物の数を表します。一塩基酸（HCl、HNO₃、酢酸）および一酸塩基（NaOH、KOH）ではn因子は1であり、式は馴染みのある C₁V₁ = C₂V₂ に還元されます。二塩基酸では2（H₂SO₄ → 2H⁺、H₂CO₃ → 2H⁺）、三塩基酸では3（H₃PO₄ → 3H⁺）です。Ca(OH)₂ のn因子は2です。n因子を間違えると、濃度の計算結果が整数倍ずれます。

滴定と pH にはどのような関係がありますか？

滴定は化学量論に関するもので、酸と塩基のモル数を等量にすることが目的です。一方、pH は溶液中の水素イオン濃度を測定する指標です。強酸-強塩基滴定の当量点では pH は 7 になりますが、弱酸-強塩基滴定では共役塩基の加水分解により 7 より高くなります。ここで使用する滴定の式は pH に関係なく成立します。反応する量だけを使用しており、酸や塩基の強さは問わないからです。滴定を通じた完全な pH 曲線を追うには、Ka や Kb を使った追加の計算が必要です。