Standardní řešení

Význam standardních roztoků v chemii

Standardní roztoky jsou roztoky, jejichž koncentrace je přesně známa. Mají velký význam v objemové (titrační) analýze, která je jednou z částí kvantitativní analýzy . Ve srovnání s gravimetrickým stanovením, kde se musí k vysrážení použít přesné množství činidla, se při titračních stanoveních přidávají ekvivalentní množství roztoku titračního činidla. To zahrnuje použití standardních roztoků pro výpočet obsahu analytu ve vzorku na základě reakční rovnice. Titrační metody se stále používají v každodenní laboratorní praxi, např. při stanovení obsahu chloridových iontů pomocí Winklerovy metody (v tomto případě je standardním roztokovým činidlem, tj. titračním činidlem, roztok dusičnanu stříbrného (V), _AgNO3 ). Koncentrace standardních roztoků musí být přesně známa. Nejčastěji se jeho přesnost udává na desetitisíciny (čtvrté desetinné místo). Koncentrace se obvykle vyjadřuje v molech dané látky rozpuštěné v jednom litru roztoku (nebo v počtu milimolů v jednom mililitru). Při objemové analýze je praktickým přístupem uvádět titr roztoku, což je počet gramů rozpuštěné látky na mililitr. Je zvláště užitečný při rutinních sériových analýzách, kde je výsledek obvykle uváděn v gramech. V takových případech stačí vynásobit počet mililitrů činidla použitého během titrace titrem.

Příprava standardních roztoků

Standardní roztoky lze připravit několika různými způsoby. Můžeme použít hotové, komerčně dostupné tzv. fixanaly (více o této metodě se dočtete dále v článku), připravit roztok z přesné hmotnosti vzorku, provést titraci proti jinému roztoku o známé koncentraci nebo titrovat proti přesná hmotnost vzorku referenční látky. Přesná příprava standardních roztoků a přesné nastavení jejich titru (tj. stanovení přesné koncentrace) je zásadní zejména při volumetrické analýze.

Příprava standardního roztoku z přesného vzorku

Základní a nejjednodušší způsob přípravy standardního roztoku je vyrobit jej z přesné hmotnosti referenční látky. Ve většině případů se připravují vodné roztoky solí. Ne každá sloučenina bude vhodná. Referenční látka musí splňovat řadu podmínek:

• jeho čistota by měla být alespoň 99,99 %;
• musí jít o stabilní látku, což znamená, že se nemůže ve vodném roztoku za určitou dobu rozložit;
• při skladování v atmosférických podmínkách nemůže absorbovat vodu (bez hygroskopie) ani oxid uhličitý;
• referenční látka musí reagovat striktně podle jedné reakce.

Příklady standardních látek jsou: uhličitan sodný (Na ₂ CO ₃ ) , bromičnan draselný (KBrO ₃ ), chlorid sodný (NaCl). Pečlivě připravený vzorek standardní látky (hmotnost je známa s přesností na desetitisíciny) se rozpustí ve specifickém objemu destilované vody. K tomuto účelu se používají odměrné baňky s vyznačenou ryskou na hrdle, které se zavíčkují s přihlédnutím k menisku. Nezapomínejte na důkladné vypláchnutí nádoby, ve které byla navážena referenční látka, několikrát destilovanou vodou (kvantitativní přenos hmotnosti vzorku do odměrné baňky).

Příprava roztoku s přibližnou koncentrací a úpravou titru na vzorek standardní látky

V tomto případě se připraví roztok o přibližné koncentraci, např. rozpuštěním méně přesné hmotnosti v destilované vodě. Poté se s ním provede několik titrací (obvykle se pro získání spolehlivých výsledků provedou tři opakování, která by se neměla výrazně lišit) vhodné velikosti standardní látky. Při znalosti objemu upraveného roztoku použitého pro titraci vzorku se vypočítá přesná koncentrace standardního roztoku.

Titrace do jiného standardního roztoku

Přesnou koncentraci roztoku lze také určit proti jinému standardnímu roztoku. Změří se přesné objemy roztoku, který se má titrovat, a titrují se proti indikátoru. Poté se ze vzorce určí molární koncentrace.

Fixanals

Pohodlnou metodou přípravy standardních roztoků je jejich příprava pomocí tzv. fixanalů. Fiksanal je přesné analytické závaží (pevné nebo ve formě roztoku), které je uzavřeno v ampulce vyrobené ze skla nebo plastu. Tvar ampule umožňuje přesné přemístění obsahu do odměrné baňky. Lze je snadno zakoupit komerčně. Roztoky připravené pomocí fixanalů není nutné dodatečně titrovat a lze je úspěšně použít v mnoha objemových analýzách. Pro zajištění přesné koncentrace roztoku vyplývajícího z obsahu ampule je třeba věnovat zvláštní pozornost správnému přenosu obsahu do baňky. Nejde jen o přesné přelití obsahu. Je nutné zajistit čistotu sklenice, ampuli několikrát opláchnout a výplachy kvantitativně převést a dolít odměrnou baňku po značku s ohledem na meniskus. Obsah fixanu je specifikován výrobcem a uveden na etiketě. Obvykle se jedná o množství určená pro 1 litr. S použitím takového hotového produktu se tedy získá 1 dm ³ standardního roztoku.