Soluzioni standard

L’importanza delle soluzioni standard in chimica

Le soluzioni standard sono soluzioni la cui concentrazione è nota con precisione. Sono di grande importanza nell’analisi volumetrica (titolazione), che è una delle sezioni dell’analisi quantitativa . Rispetto alle determinazioni gravimetriche, in cui è necessario utilizzare una quantità precisa del reagente per precipitare, nelle determinazioni di titolazione vengono aggiunte quantità equivalenti di una soluzione di reagente di titolazione. Ciò comporta l’uso di soluzioni standard per calcolare il contenuto di analita nel campione, in base all’equazione di reazione. I metodi di titolazione sono ancora utilizzati nella pratica quotidiana di laboratorio, ad esempio per determinare il contenuto di ioni cloruro utilizzando il metodo Winkler (in questo caso, il reagente della soluzione standard, cioè il reagente di titolazione, è una soluzione di argento (I) nitrato (V), _AgNO3 ). La concentrazione delle soluzioni standard deve essere nota esattamente. Molto spesso, la sua precisione è data alla cifra di decimillesimi (quarta cifra decimale). La concentrazione è solitamente espressa in moli di una data sostanza disciolta in un litro di soluzione (o il numero di millimoli in un millilitro). Nell’analisi volumetrica, un approccio pratico consiste nel riportare il titolo della soluzione, che è il numero di grammi di soluto per millilitro. È particolarmente utile nelle analisi seriali di routine, in cui il risultato viene generalmente fornito in grammi. In tali casi è sufficiente moltiplicare per il titolo il numero di millilitri di agente utilizzato durante la titolazione.

Preparazione di soluzioni standard

Le soluzioni standard possono essere preparate in diversi modi. Possiamo usare i cosiddetti fissanali già pronti e disponibili in commercio (puoi leggere di più su questo metodo più avanti nell’articolo), preparare una soluzione da un peso esatto del campione, eseguire una titolazione rispetto a un’altra soluzione di concentrazione nota o titolare rispetto a un peso esatto del campione di una sostanza di riferimento. La preparazione accurata delle soluzioni standard e la regolazione precisa del loro titolo (cioè la determinazione della concentrazione esatta) è essenziale, soprattutto nell’analisi volumetrica.

Preparazione di una soluzione standard da un campione esatto

Il modo più semplice e semplice per preparare una soluzione standard è ricavarla da un peso esatto della sostanza di riferimento. Nella maggior parte dei casi vengono preparate soluzioni saline acquose. Non tutti i composti saranno adatti. La sostanza di riferimento deve soddisfare una serie di condizioni:

• la sua purezza dovrebbe essere almeno del 99,99%;
• deve essere una sostanza stabile, il che significa che non può decomporsi in una soluzione acquosa entro un certo periodo di tempo;
• se conservato in condizioni atmosferiche non può assorbire acqua (no igroscopia) o anidride carbonica;
• la sostanza di riferimento deve reagire rigorosamente secondo una reazione.

Esempi di sostanze standard sono: carbonato di sodio (Na ₂ CO ₃ ) , bromato di potassio (KBrO ₃ ), cloruro di sodio (NaCl). Un campione preparato con cura della sostanza standard (la massa è nota con una precisione di decimillesimi) viene sciolto in un volume specifico di acqua distillata. A tale scopo vengono utilizzati matracci graduati con una linea segnata sul collo, che sono sormontati tenendo conto del menisco. Ricordiamo di risciacquare abbondantemente il recipiente in cui è stata pesata la sostanza di riferimento più volte con acqua distillata (trasferimento quantitativo del peso del campione al matraccio graduato).

Preparazione di una soluzione con una concentrazione approssimativa e aggiustamento del titolo per un campione di una sostanza standard

In questo caso si prepara una soluzione di concentrazione approssimativa, ad esempio sciogliendo un peso meno preciso in acqua distillata. Quindi, con esso vengono effettuate diverse titolazioni (di solito, per ottenere risultati affidabili, vengono effettuate tre ripetizioni, e non dovrebbero differire in modo significativo) della dimensione appropriata della sostanza standard. Conoscendo il volume della soluzione aggiustata, utilizzata per la titolazione del campione, si calcola l’esatta concentrazione della soluzione standard.

Titolazione in un’altra soluzione standard

L’esatta concentrazione di una soluzione può anche essere determinata rispetto a un’altra soluzione standard. I volumi accurati della soluzione da titolare vengono misurati e titolati rispetto a un indicatore. Quindi, la concentrazione molare è determinata dalla formula.

Fixanals

Un metodo conveniente per preparare soluzioni standard è prepararle usando i cosiddetti fixanals. Un fiksanal è un peso analitico preciso (solido o in forma di soluzione), racchiuso in un’ampolla di vetro o plastica. La forma dell’ampolla facilita il trasferimento preciso del contenuto nel matraccio tarato. Possono essere facilmente acquistati commercialmente. Le soluzioni preparate utilizzando fixanals non necessitano di ulteriore titolazione e possono essere utilizzate con successo in molte analisi volumetriche. Per garantire l’esatta concentrazione della soluzione risultante dal contenuto dell’ampolla, occorre prestare particolare attenzione al corretto trasferimento del contenuto nel pallone. Non si tratta solo di versare accuratamente il contenuto. È necessario assicurarsi che il vetro sia pulito, sciacquare più volte l’ampolla e trasferire quantitativamente i lavaggi, oltre a rabboccare il matraccio tarato fino alla tacca, tenendo conto del menisco. Il contenuto di fissanale è specificato dal produttore e indicato sull’etichetta. Solitamente si tratta di quantità da intendersi per 1 litro. Pertanto, utilizzando un tale prodotto finito, si ottiene 1 dm ³ di una soluzione standard.