STANDARDIZAREA SOLUȚIILOR: DIN CE CONSTĂ ȘI EXERSEAZĂ - CHIMIE - 2025

Standardizarea soluțiilor este un proces care permite determinarea exactă a concentrației unei soluții. Substanțele utilizate în acest scop se numesc standarde primare.

O soluție este standardizată folosind metoda de titrare volumetrică (titrare), fie prin tehnici clasice sau instrumentale (potențiometrie, colorimetrie etc.).

Sursa: Pixabay

Pentru a face acest lucru, specia dizolvată reacționează în avans cu un standard primar cântărit. Prin urmare, utilizarea acestor baloane volumetrice este esențială pentru aceste analize cantitative.

De exemplu, carbonatul de sodiu este un standard primar utilizat în standardizarea acizilor, inclusiv acidul clorhidric care devine un titrant, deoarece poate fi utilizat în titrarea hidroxidului de sodiu. Astfel, se poate determina elementul de bază al unui eșantion.

Volumele titrantului sunt adăugate continuu până când a reacționat cu o concentrație echivalentă a analitului. Aceasta indică faptul că s-a atins punctul de echivalență al gradului; cu alte cuvinte, titrantul „neutralizează” analitul complet transformându-l într-o altă specie chimică.

Se știe când adăugarea titrantului trebuie să fie terminată prin utilizarea indicatorilor. Momentul în care indicatorul își schimbă culoarea se numește punctul final al titrării.

Ce este standardizarea?

Standardizarea nu este altceva decât obținerea unui standard secundar care va servi pentru determinări cantitative. Cum? Deoarece dacă știți concentrația sa, puteți ști care va fi analitul odată ce a fost titrat.

Când este necesară o precizie ridicată în concentrația soluțiilor, atât soluția de titrant, cât și soluția la care urmează să se titreze sunt standardizate.

Reacțiile în care se utilizează metoda de titrare includ:

-Reacții bazice-acid. Folosind metoda volumetrică, se poate determina concentrația multor acizi și baze.

-Reacțiile de reducere a oxidului. Reacțiile chimice care implică oxidare sunt utilizate pe scară largă în analiza volumetrică; cum ar fi, de exemplu, determinările iodometrice.

-Reacțiile de precipitare. Cationul de argint precipită împreună cu un anion din grupul de halogeni, cum ar fi clorul, obținând clorură de argint, AgCl.

-Reacții de formare complexă, de exemplu reacția argintului cu ionul de cianură.

Caracteristicile standardelor primare

Substanțele utilizate ca standarde primare trebuie să îndeplinească o serie de cerințe pentru a-și îndeplini funcția de standardizare:

-Aveți o compoziție cunoscută, deoarece altfel nu se știe cu exactitate cât trebuie să fie cântărit standardul (cu atât mai puțin calculați concentrația sa ulterioară).

-Sunt stabil la temperatura camerei și rezistă la temperaturile necesare uscării în cuptor, inclusiv temperaturi egale sau mai mari decât temperatura de fierbere a apei.

-Are o mare puritate. În orice caz, impuritățile nu trebuie să depășească 0,01 până la 0,02%. Mai mult, impuritățile pot fi determinate calitativ, ceea ce ar facilita eliminarea posibilelor interferențe în analize (volumele eronate de titrant utilizate, de exemplu).

-Se usucă ușor și nu poate fi atât de higroscopic, adică rețin apa în timpul uscării. Nici nu trebuie să piardă în greutate atunci când sunt expuși la aer.

-Nu absorbiți gazele care pot produce interferențe, precum și degenerarea modelului

-Reacutați rapid și stochiometric cu reactivul de titrant.

-Are o greutate echivalentă mare care reduce erorile care pot fi făcute în timpul cântăririi substanței.

Exemple de standarde primare

Standardizarea bazelor

-Acidul sulosalicilic

-Acid benzoic

-Ftalat de acid potasiu

-Acid sulfanilic

-Acid oxalic

Pentru standardizarea acizilor

-Trishydroxymetil aminomethane

-Bicarbonat de sodiu

-Borax (amestec de acid boric și borat de sodiu).

-Tri-hidroximetil-aminometan (cunoscut sub numele de THAM)

Pentru standardizarea reactivilor redox

-Oxid de arsen

-Fier

-Dicromat de potasiu

-Cupru

Exerciții

Exercitiul 1

O anumită cantitate de carbonat de sodiu (standard principal pentru acizi) în greutate de 0,3542 g este dizolvată în apă și titrată cu o soluție de acid clorhidric.

Pentru a atinge punctul de cotitură al indicatorului portocaliu de metil, adăugat la soluția de carbonat de sodiu, s-au cheltuit 30,23 ml soluție de acid clorhidric. Calculați concentrația de HCl.

Aceasta este soluția care va fi standardizată, folosind carbonatul de sodiu ca standard primar.

Na ₂ CO ₃ + 2 HCI => 2 NaCl + H ₂ O + CO ₂

PEQ (Na ₂ CO ₃ = pm / 2) (greutate moleculară de Na ₂ CO ₃ = 106 g / mol)

pEq = (106 g / mol) / (2 ech. / mol)

= 53 g / ech

În punctul de echivalență:

mEq HCl = mEq de Na ₂ CO ₃

VHCl x N HCI = mg Na ₂ CO ₃ / PEQ N _a CO ₃

30,23 ml x HCl N = 354, mg / (53 mg / mEq)

Și apoi ștergerea normalității HCl, N:

30,23 mL x N HCl = 6,68 mEq

HCl N = 6,68 mEq / 30,23 ml

HCl N = 0,221 mEq / ml

Exercițiul 2

Faltatul de potasiu (KHP) este utilizat pentru standardizarea unei soluții de NaOH, un standard primar care este un solid stabil în aer, ușor de cântărit.

Se dizolvă 1,673 grame de ftalat de potasiu în 80 ml de apă și se adaugă 3 picături dintr-o soluție indicatoare de fenolftaleină, care dezvoltă o culoare roz în punctul final al titrării.

Știind că titrarea KHP consumă 34 ml NaOH, care este normalitatea sa?

Greutatea echivalentă a ftalatului de potasiu = 204,22 g / ech

La punctul de echivalență:

Echivalenții NaOH = Echivalenții KHP

VNaOH x N = 1,673 g / (204,22 g / ech.)

Echivalenții KHP = 8.192 · 10 ^-3 Eq

Asa de:

V NaOH x N OH = 8.192 · 10 ^-3 Eq

Și de când s-au folosit 34 ml (0.034L), acesta este substituit în ecuație

N NaOH = (8.192 · ^10-3 Eq / 0,034 L)

= 0,241 N

Exercițiul 3

O probă de CaCO ₃ pur (un standard primar) în greutate de 0,45 g, se dizolvă într-un volum de apă, iar după solubilizarea acesteia, se completează cu apă la 500 ml într-un balon volumetric.

Luați 100 ml soluție de carbonat de calciu și puneți-l într-un balon Erlenmeyer. Soluția este titrată cu 72 ml de acid etilenediaminetetraacetic (EDTA), folosind indicatorul negru eriochrom T.

Calculați molaritatea soluției AEDT

La punctul de echivalență al gradului:

mmol EDED = mmol CaCO ₃

V x molaritatea EDTA = mg CaCO ₃ / PM CaCO ₃

Din dizolvarea carbonatului de calciu în 500 ml, s-au luat 100 mL pentru titrare, adică 0,09 g (o cincime din 0,45 g). Prin urmare:

0,072 L x M EDTA = 0,09 g / 100,09 g / mol

M de AEDT = 8,99 10 ^-4 mol / 0,072 L

= 0,0125

Referințe

1. Galano Jiménez A. și Rojas Hernández A. (nd). Substanțe standard pentru standardizarea acizilor și bazelor. . Recuperat de la: depa.fquim.unam.mx
2. Standardizarea soluțiilor de titrare. . Recuperat din: ciens.ucv.ve:8080
3. Wikipedia. (2018). Soluție standard. Recuperat de la: es.wikipedia.org
4. Chimie 104: Standardizarea soluțiilor acide și bazice. Recuperat din: chem.latech.edu
5. Day, RA și Underwood, AL (1989). Chimie analitică cantitativă. Ediția a V-a. Pearson, Sala Prentice.