Štandardné riešenia

Význam štandardných roztokov v chémii

Štandardné roztoky sú roztoky, ktorých koncentrácia je presne známa. Majú veľký význam v objemovej (titračnej) analýze, ktorá je jednou zo sekcií kvantitatívnej analýzy . V porovnaní s gravimetrickými stanoveniami, kde sa na vyzrážanie musí použiť presné množstvo činidla, sa pri titračných stanoveniach pridávajú ekvivalentné množstvá roztoku titračného činidla. To zahŕňa použitie štandardných roztokov na výpočet obsahu analytu vo vzorke na základe reakčnej rovnice. Titračné metódy sa stále používajú v každodennej laboratórnej praxi, napr. pri určovaní obsahu chloridových iónov pomocou Winklerovej metódy (v tomto prípade je štandardným roztokom, teda titračným činidlom, roztok dusičnanu strieborného (V), _AgN03 ). Koncentrácia štandardných roztokov musí byť presne známa. Najčastejšie sa jeho presnosť udáva na desatinu (štvrté desatinné miesto). Koncentrácia sa zvyčajne vyjadruje v móloch danej látky rozpustenej v jednom litri roztoku (alebo v počte milimólov v jednom mililitri). Pri volumetrickej analýze je praktický prístup uvádzať titer roztoku, čo je počet gramov rozpustenej látky na mililiter. Je to užitočné najmä pri rutinných, sériových analýzach, kde sa výsledok zvyčajne uvádza v gramoch. V takýchto prípadoch stačí vynásobiť počet mililitrov činidla použitého počas titrácie titrom.

Príprava štandardných roztokov

Štandardné roztoky možno pripraviť niekoľkými rôznymi spôsobmi. Môžeme použiť hotové, komerčne dostupné takzvané fixanály (viac o tejto metóde sa dočítate ďalej v článku), pripraviť roztok z presnej hmotnosti vzorky, vykonať titráciu proti inému roztoku známej koncentrácie alebo titrovať proti presná hmotnosť vzorky referenčnej látky. Presná príprava štandardných roztokov a presné nastavenie ich titra (tj stanovenie presnej koncentrácie) je nevyhnutné najmä pri volumetrickej analýze.

Príprava štandardného roztoku z presnej vzorky

Základným a najjednoduchším spôsobom prípravy štandardného roztoku je vyrobiť ho z presnej hmotnosti referenčnej látky. Vo väčšine prípadov sa pripravujú vodné roztoky solí. Nie každá zlúčenina bude vhodná. Referenčná látka musí spĺňať niekoľko podmienok:

• jeho čistota by mala byť aspoň 99,99 %;
• musí ísť o stabilnú látku, čo znamená, že sa vo vodnom roztoku nemôže za určitý čas rozložiť;
• pri skladovaní v atmosférických podmienkach nemôže absorbovať vodu (bez hygroskopie) ani oxid uhličitý;
• referenčná látka musí reagovať striktne podľa jednej reakcie.

Príklady štandardných látok sú: _uhličitan sodný ( _Na2C03 ) , bromičnan draselný ( _KBrO3 ), chlorid sodný (NaCl). Starostlivo pripravená vzorka štandardnej látky (hmotnosť je známa s presnosťou na desaťtisíciny) sa rozpustí v špecifickom objeme destilovanej vody. Na tento účel sa používajú odmerné banky s vyznačenou ryskou na hrdle, ktoré sa uzatvárajú s prihliadnutím na meniskus. Nezabúdajme, že nádobu, v ktorej bola odvážená referenčná látka, niekoľkokrát dôkladne vypláchneme destilovanou vodou (kvantitatívny prenos hmotnosti vzorky do odmernej banky).

Príprava roztoku s približnou koncentráciou a úpravou titra na vzorku štandardnej látky

V tomto prípade sa pripraví roztok s približnou koncentráciou, napr. rozpustením menej presnej hmotnosti v destilovanej vode. Potom sa s ním urobí niekoľko titrácií (zvyčajne sa na získanie spoľahlivých výsledkov vykonajú tri opakovania, ktoré by sa nemali výrazne líšiť) vhodnej veľkosti štandardnej látky. Pri znalosti objemu upraveného roztoku použitého na titráciu vzorky sa vypočíta presná koncentrácia štandardného roztoku.

Titrácia na iný štandardný roztok

Presnú koncentráciu roztoku možno určiť aj oproti inému štandardnému roztoku. Presné objemy roztoku, ktorý sa má titrovať, sa odmerajú a titrujú oproti indikátoru. Potom sa zo vzorca určí molárna koncentrácia.

Fixanals

Vhodným spôsobom prípravy štandardných roztokov je ich príprava pomocou takzvaných fixanálov. Fiksanal je presné analytické závažie (pevné alebo vo forme roztoku), ktoré je uzavreté v ampulke vyrobenej zo skla alebo plastu. Tvar ampulky umožňuje presné prenesenie obsahu do odmernej banky. Dajú sa ľahko kúpiť komerčne. Roztoky pripravené pomocou fixanálov nie je potrebné dodatočne titrovať a možno ich úspešne použiť v mnohých objemových analýzach. Na zabezpečenie presnej koncentrácie roztoku vyplývajúceho z obsahu ampulky je potrebné venovať osobitnú pozornosť správnemu preneseniu obsahu do banky. Nejde len o presné preliatie obsahu. Je potrebné zabezpečiť, aby bolo sklo čisté, ampulku niekoľkokrát vypláchnuť a výplachy kvantitatívne preniesť, ako aj doplniť odmernú banku po značku, berúc do úvahy meniskus. Fixanálny obsah špecifikuje výrobca a je uvedený na etikete. Zvyčajne ide o množstvá určené na 1 liter. S použitím takéhoto hotového produktu sa teda získa 1 dm ³ štandardného roztoku.