محلول استاندارد
محلول استاندارد چیست؟
محلول استاندارد محلولی است که غلظت آن به طور دقیق مشخص باشد.
روش تهیه محلول استاندارد
محلول استاندارد معمولاً با حل کردن یک استاندارد اولیه در یک حلال مناسب مانند آب مقطر/(آب یونزدایی شده ) تهیه می شود.
استاندارد اولیه
استاندارد اولیه ماده ای است که برای تهیه محلول استاندارد استفاده می شود.
ویژگی های استاندارد اولیه:
- سطح خلوص بالا و ترکیب دقیق شناخته شده:
هنگام محاسبه جرم مورد نیاز یک استاندارد اولیه، فرض می شود که هیچ ناخالصی در جرم اندازه گیری شده نقش ندارد.
به عنوان مثال، اگر قرار باشد 2.00 گرم کربنات سدیم اندازه گیری شود، فرض می شود که نمونه 2.00 گرمی فقط حاوی کربنات سدیم است و هیچ ناخالصی دیگری ندارد.
- پایداری در هنگام توزین:
بعضی از مواد به راحتی رطوبت هوا را جذب می کنند که بر ترکیب و خلوص ماده تأثیر می گذارد.
- به راحتی در حلال انتخابی حل شود :
مقدار اندازه گیری شده استاندارد اولیه باید بدون تشکیل رسوب به طور کامل در حلال حل شود.
- وزن مولی/مولکولی بالا:
در این شرایط هر گونه تغییر در جرم اندازه گیری شده استاندارد اولیه، اختلاف کمی در تعداد مول ها ایجاد می کند.
- واکنش سریع و کامل:
زمانی که از محلول استاندارد اولیه برای تعیین غلظت محلول دیگری استفاده شود،مانندتیتراسیون، این موضوع مهم است.
نمونه هایی از مواد نامناسب برای ساخت محلول های استاندارد اولیه:
-
اسید کلریدریک (HCl) با غلظت بسیار بالا، زیرا فرار است و منجر به تلفات جرم می شود.
-
هیدروکسید سدیم (NaOH) به دلیل اینکه جاذب رطوبت (جذب آب) است.
نمونه هایی از محلول های استاندارد اولیه خوب:
-
اسید اگزالیک
-
اسید بنزوئیک
-
کربنات سدیم بدون آب
-
هیدروژن کربنات سدیم بدون آب
توجه داشته باشید که برای تهیه ترکیبات بی آب، ترکیبات در کوره خشک می شوند تا تمام محتوای آب آنها تبخیر شود (و بدین صورت جرم ثابت می ماند).
استاندارد ثانویه
استانداردهای ثانویه محلول هایی هستند که غلظت آنها در زمان آماده سازی دقیقاً مشخص نیست اما با کالیبراسیون در برابر محلول استاندارد اولیه غلظت آنها تعیین می شود.
ویژگی های استاندارد ثانویه:
- غلظت ناشناخته اولیه:
غلظت استانداردهای ثانویه در زمان آماده‌سازی دقیقاً مشخص نیست.
- با استاندارد اولیه کالیبره میشوند:
غلظت استانداردهای ثانویه با استفاده از استانداردهای اولیه کالیبره میشود. این فرایند به طور دقیق غلظت استانداردهای ثانویه را تعیین می‌کند.
- قابلیت استفاده مجدد:
از آنجایی که غلظت استانداردهای ثانویه توسط کالیبراسیون تعیین میشود، این استانداردها معمولاً مجددا قابل استفاده هستند، البته تا زمانی که غلظت آنها به طور قابل اعتمادی مشخص شده باشد.
- پایداری:
استانداردهای ثانویه باید در شرایط ذخیره‌سازی و استفاده پایدار باشند تا دقت کالیبراسیون را تضمین کنند.(استانداردهای ثانویه به دلیل پایداری کمتر نیاز به استانداردسازی مکرر دارند.)
- دسترسی آسان:
لازم است این استانداردها به راحتی در دسترس باشند و قابلیت حمل و نقل آسانی داشته باشند تا در مواقع نیاز بتوان به آنها دسترسی پیدا کرد. استاندارد ثانویه جایی استفاده می شود که استفاده از استانداردهای اولیه ممکن نباشد.
ساخت محلول استاندارد با بالن حجمی
بالن های حجمی نوعی ظروف شیشه ای آزمایشگاهی هستند که برای تهیه محلول های شیمیایی در حجم ثابت دقیق، طراحی شده اند.این بالن‌ها معمولاً از شیشه ساخته میشوند و شکل آنها یه صورت گلابی (یا ته گرد) و در قسمت بالایی دارای یک گردن بلند و باریک همراه با یک خط مشخص برای نشان دادن حجم خاص است.
از آنها به عنوان وسایل اندازه‌گیری حجم در آزمایشگاه‌های شیمی، بیولوژی، و دیگر حوزه‌های علوم استفاده میشود.
ویژگی های بالن های حجمین
- خط مشخص شده :
هر بالن دارای یک خط کالیبراسیون دقیق است که در اطراف گردن بالن حک شده است. وقتی فلاسک تا این خط پر شود، حاوی حجمی دقیق از مایع است، مانند 100 میلی لیتر، 250 میلی لیتر، 500 میلی لیتر یا 1 لیتر.
- درپوش :
بالن های حجمی دارای یک درپوش برای آب بندی بالن هستند و برای جلوگیری از ریختن محلول هنگام مخلوط کردن مفید است.
- گردن باریک :
گردن باریک به کنترل دقیق سطح مایع کمک می‌کند و با نزدیک شدن به خط کالیبراسیون، اضافه کردن قطره مایع را آسان‌تر می‌کند.
مقایسه با استوانه و بشرهای اندازه گیری
- استوانه مدرج :
در حالی که استوانه های مدرج برای نشان دادن حجم نیز علامت‌گذاری میشوند، معمولاً به دلیل قطر وسیع‌تر و نشانه‌های حجمی بزرگتر، دقت کمتری نسبت به بالن های حجمی دارند. آنها برای کارهایی که دقت بالا چندان مهم نیست مناسب ترند.
- بشر ها :
برای اندازه گیری حجم بشر ها حتی از استوانه های مدرج هم دقت کمتری دارند. آنها عمدتاً به جای اندازه گیری دقیق حجم، برای مخلوط کردن، هم زدن و گرم کردن مایعات استفاده می شوند. دهانه پهن و نداشتن علامت حجمی دقیق آنها را برای تهیه محلول های استاندارد در مواردی که حجم دقیق لازم است نامناسب می کند.
ساخت محلول استاندارد اولیه
تهیه یک محلول استاندارد، به ویژه از یک استاندارد اولیه، یک فرآیند دقیق است که شامل مراحل زیر می باشد:
- توزین استاندارد اولیه :
جرم مورد نیاز بر اساس غلظت و حجم مورد نظر محلول استاندارد را محاسبه و مقدار دقیق استاندارد اولیه را با استفاده از ترازوی تحلیلی به دقت وزن کنید.
به یاد داشته باشید برای اینکه یک ماده برای استفاده به عنوان محلول استاندارد اولیه مناسب باشد، باید در حالت جامد در دسترس باشد زیرا این مورد امکان اندازه گیری دقیق را فراهم می کند.
- انحلال در حلال :
استاندارد اولیه وزن شده را به یک بشر تمیز منتقل کنید و یک حلال خاص، معمولاً آب مقطریا آب دیونیزه شده (آبی که یون های معمولی آن حذف می شود) به آن اضافه کنید تا حل شود. برای اطمینان از حل شدن کامل، لیوان را بچرخانید یا هم بزنید. در طول این مرحله باید از استفاده آب لوله کشی اجتناب شود زیرا حاوی مواد ناخواسته مانند یون است.
- انتقال کمی:
محلول را از لیوان به یک بالن حجمی تمیز و با اندازه مناسب انتقال دهید. در این فرآیند از یک بشر تمیز استفاده کنید.سپس از آب مقطر برای شستن بشر استفاده کنید و محلول را دربالن حجمی بریزید.
- رقیق کردن تا علامت :
حلال بیشتری (آب مقطر) اضافه کنید تا سطح محلول به علامت کالیبراسیون روی بالن حجمی برسد. این مرحله تضمین می کند که محلول دارای حجم دقیق مورد نظر است و در نتیجه غلظت آن تضمین می شود.
- مخلوط کردن :
فلاسک را چندین بار برعکس کنید تا محلول یکنواخت شود و از غلظت یکنواخت در سرتاسر محلول اطمینان حاصل شود
رقیق سازی محلول های استاندارد
در رقیق‌سازی، برای تهیه محلولی با غلظت کمتر، از محلولی با غلظت بالاتر استفاده میشود. رقیق سازی برای ایجاد محلول‌های استاندارد با غلظت‌های مختلف جهت اهداف تحلیلی، اساسی است. فرآیند رقیق سازی از این اصل پیروی می کند:
که در آن c1 و c2 غلظت اولیه و نهایی و V1 و V2 به ترتیب حجم اولیه و نهایی است.
مراحل رقیق سازی:
-
محاسبه حجم مورد نیاز : از معادله رقت برای تعیین حجم محلول اصلی مورد نیاز برای رسیدن به غلظت مورد نظر استفاده کنید.
-
افزودن حلال : حجم محاسبه شده محلول اصلی را به یک بالن حجمی جدید منتقل کنید و حلال را تا علامت کالیبراسیون اضافه کنید.
-
کاملاً مخلوط کنید : مطمئن شوید که محلول رقیق شده به خوبی مخلوط شده است تا غلظت یکنواخت حاصل شود.
مثال 1
250.0 میلی لیتر محلولNaCl mol/L 0.100 آماده کنید.
مثال 2
محلول mol/L 2.0 HCl را رقیق کنید تا 100.0 میلی لیتر از محلول 0.500 mol/L HCl تهیه شود.
{پیشنهاد میشود مقاله وسایل لازم برای آزمایشگاه الکتروشیمی را مطالعه کنید.}
