Standaard oplossingen

Het belang van standaardoplossingen in de chemie

Standaardoplossingen zijn oplossingen waarvan de concentratie precies bekend is. Ze zijn van groot belang bij volumetrische (titratie) analyse, een van de secties van kwantitatieve analyse . Vergeleken met gravimetrische bepalingen, waarbij een precieze hoeveelheid van het reagens moet worden gebruikt om te precipiteren, worden bij titratiebepalingen equivalente hoeveelheden van een titratiereagensoplossing toegevoegd. Hierbij worden standaardoplossingen gebruikt om het analytgehalte in het monster te berekenen op basis van de reactievergelijking. Titratiemethoden worden nog steeds gebruikt in de dagelijkse laboratoriumpraktijk, bijvoorbeeld bij het bepalen van het gehalte aan chloride-ionen met behulp van de Winkler-methode (in dit geval is de standaardoplossingsreagens, dwz het titratiereagens, een oplossing van zilver (I) nitraat (V), _AgN03 ). De concentratie van de standaardoplossingen moet exact bekend zijn. Meestal wordt de nauwkeurigheid gegeven aan het cijfer van tienduizendsten (vierde cijfer achter de komma). De concentratie wordt meestal uitgedrukt in molen van een bepaalde stof opgelost in één liter oplossing (of het aantal milli-mol in één milliliter). Bij volumetrische analyse is een praktische benadering het rapporteren van de titer van de oplossing, het aantal gram opgeloste stof per milliliter. Het is vooral handig bij routinematige, seriële analyses, waarbij het resultaat meestal in grammen wordt weergegeven. In dergelijke gevallen is het voldoende om het aantal milliliter van het gebruikte middel tijdens de titratie te vermenigvuldigen met de titer.

Bereiding van standaardoplossingen

Standaardoplossingen kunnen op verschillende manieren worden voorbereid. We kunnen kant-en-klare, in de handel verkrijgbare zogenaamde fixanals gebruiken (meer over deze methode leest u verderop in het artikel), een oplossing bereiden van een exact monstergewicht, een titratie uitvoeren tegen een andere oplossing met een bekende concentratie, of titreren tegen een exact monstergewicht van een referentiestof. Nauwkeurige bereiding van standaardoplossingen en nauwkeurige aanpassing van hun titer (dwz bepaling van de exacte concentratie) is essentieel, vooral bij volumetrische analyse.

Bereiding van een standaardoplossing uit een exact monster

De eenvoudigste en gemakkelijkste manier om een standaardoplossing te bereiden, is door deze te maken van een exact gewicht van de referentiestof. In de meeste gevallen worden waterige zoutoplossingen bereid. Niet elke samenstelling zal geschikt zijn. De referentiestof moet aan een aantal voorwaarden voldoen:

• de zuiverheid moet ten minste 99,99%zijn;
• het moet een stabiele substantie zijn, wat betekent dat het niet binnen een bepaalde tijd in een waterige oplossing kan ontleden;
• wanneer het onder atmosferische omstandigheden wordt bewaard, kan het geen water (geen hygroscopie) of kooldioxide opnemen;
• de referentiestof moet strikt volgens één reactie reageren.

Voorbeelden van standaardstoffen zijn: natriumcarbonaat (Na ₂ CO ₃ ) , kaliumbromaat (KBrO ₃ ), natriumchloride (NaCl). Een zorgvuldig voorbereid monster van de standaardstof (de massa is tot op tienduizendsten nauwkeurig bekend) wordt opgelost in een bepaald volume gedestilleerd water. Hiervoor worden maatkolven gebruikt met een gemarkeerde lijn in de nek, die worden afgedekt rekening houdend met de meniscus. Men dient eraan te denken het vat, waarin de referentiestof is gewogen, meerdere keren grondig met gedestilleerd water uit te spoelen (kwantitatieve overdracht van het gewicht van het monster naar de maatkolf).

Bereiding van een oplossing met een geschatte concentratie en titeraanpassing voor een monster van een standaardstof

In dit geval wordt een oplossing met een geschatte concentratie bereid, bijvoorbeeld door een minder nauwkeurig gewicht op te lossen in gedestilleerd water. Vervolgens worden er verschillende titraties mee gemaakt (meestal worden er drie herhalingen gemaakt om betrouwbare resultaten te verkrijgen, en deze mogen niet significant verschillen) van de juiste grootte van de standaardstof. Als u het volume van de aangepaste oplossing kent, gebruikt voor de titratie van het monster, wordt de exacte concentratie van de standaardoplossing berekend.

Titratie naar een andere standaardoplossing

De exacte concentratie van een oplossing kan ook worden bepaald tegen een andere standaardoplossing. Nauwkeurige volumes van de te titreren oplossing worden gemeten en getitreerd tegen een indicator. Vervolgens wordt de molaire concentratie bepaald uit de formule.

Fixanalen

Een handige methode om standaardoplossingen te bereiden, is om ze te bereiden met behulp van zogenaamde fixanals. Een fiksanal is een nauwkeurig analytisch gewicht (vast of in de vorm van een oplossing), dat is ingesloten in een ampul van glas of plastic. De vorm van de ampul maakt een nauwkeurige overdracht van de inhoud naar de maatkolf mogelijk. Ze kunnen gemakkelijk in de handel worden gekocht. Oplossingen die met fixanals zijn bereid, hoeven niet extra te worden getitreerd en kunnen met succes in veel volumetrische analyses worden gebruikt. Om de exacte concentratie van de oplossing als gevolg van de inhoud van de ampul te garanderen, moet speciale aandacht worden besteed aan de juiste overdracht van de inhoud naar de kolf. Het gaat niet alleen om het nauwkeurig overgieten van de inhoud. Het is noodzakelijk om ervoor te zorgen dat het glas schoon is, de ampul meerdere keren te spoelen en het waswater kwantitatief over te brengen, evenals de maatkolf bij te vullen tot aan de markering, rekening houdend met de meniscus. De inhoud van fixanal wordt gespecificeerd door de fabrikant en aangegeven op het etiket. Meestal zijn dit hoeveelheden bedoeld voor 1 liter. Met een dergelijk eindproduct wordt dus 1 ^dm3 van een standaardoplossing verkregen.