Sådan fremstilles en natriumhydroxidopløsning

Natriumhydroxidopløsninger er nogle af de mest udbredte i forskellige typer laboratorier lige fra kemi til biologi og biokemi, for blot at nævne nogle få. Opløsninger af dette opløste stof i forskellige koncentrationer bruges i en lang række applikationer lige fra kemiske reagenser til organisk syntese, titreringsmidler i syre-base titreringer, til fremstilling og pH-justering af forskellige bufferopløsninger.

Hver applikation kræver et andet koncentrationsniveau. Ligeledes er der, selv i de tilfælde, hvor der anvendes opløsninger med lignende koncentrationer, tilfælde, hvor det er vigtigt at kende denne koncentration meget nøjagtigt på forhånd, mens det i andre kun er nødvendigt at kende en omtrentlig koncentration.

Det betyder, at fremstilling af en natriumhydroxidopløsning ikke er et simpelt spørgsmål om at veje og opløse et opløst stof. Afhængigt af applikationen vil der være behov for forskellig pleje. Også i nogle tilfælde kan natriumhydroxidopløsninger fremstilles direkte fra det faste opløste stof, men i andre tilfælde er det mere bekvemt at fremstille dem ved at fortynde en mere koncentreret udgangsopløsning.

Lad os starte med at udforske, hvordan man laver en natriumhydroxidopløsning fra det faste reagens.

Fremstilling af natriumhydroxidopløsninger fra det faste reagens

Den mest almindelige måde at fremstille en natriumhydroxidopløsning på er ved at opløse reagenset i fast tilstand og derefter fortynde til det ønskede slutvolumen. Der er to forskellige situationer, der kræver forskellige procedurer på tidspunktet for udarbejdelse af løsningen.

Omtrentlig koncentrationsløsninger

I mange situationer behøver vi kun at forberede løsninger med en omtrentlig koncentration. For eksempel når vi har brug for en koncentreret opløsning for at bruge den som katalysator i en hydrolysereaktion, eller når vi har brug for en opløsning til at neutralisere en svag syre ved fremstillingen af ​​en bufferopløsning.

I disse tilfælde er det ikke nødvendigt at tage overdrevne forholdsregler eller forsigtighed ved vejning eller klargøring af opløsningen. De nødvendige materialer til forberedelse er:

• Et bægerglas af passende størrelse (bør have et volumen, der kan sammenlignes med mængden af ​​opløsning, der skal tilberedes).
• Målekolbe.
• Analytisk balance.
• Spatel.
• Et vejestof eller, i modsat fald, papir at veje.
• Piseta (vaskekolbe).
• rørestav.
• Tragt.

Forberedelse af opløsningen

• Trin 1: Vej natriumhydroxidet.

Brug vægten eller et stykke papir og den analytiske vægt, afvej den passende mængde natriumhydroxid. Dette findes normalt i form af hvide perler med forskellige grader af renhed. Hvis det ikke er vigtigt at opnå en nøjagtig koncentration, er det ikke nødvendigt med særlig omhu ved vejning af reagenset.

På samme måde, selv i de tilfælde, hvor det er nødvendigt at kende den nøjagtige koncentration af den resulterende opløsning, er det ikke nyttigt at veje natriumhydroxid med særlig omhu, da dette reagens har tendens til at reagere med kuldioxid i luften og blive forurenet. natriumcarbonat, så massen, som vi vejer af dette reagens, vil altid være en tilnærmelse.

Mængden af ​​natriumhydroxid, der skal vejes, afhænger både af koncentrationen af ​​den opløsning, der skal fremstilles, og af det samlede volumen af ​​den endelige opløsning. Følgende tabel viser masserne af natriumhydroxid, der skal vejes for at fremstille forskellige volumener af NaOH-opløsning ved forskellige koncentrationer udtrykt både i molaritet, normalitet og procent m/V.

• Trin 2: Overfør reagenset til et bægerglas og opløs det i destilleret vand.

Afhængigt af mængden af ​​opløsning, der skal fremstilles, og den samlede masse af NaOH, der skal vejes, er det praktisk at opløse reagenset i et bægerglas, før opløsningen overføres til målekolben, hvor den endelige opløsning skal fremstilles.

Uanset om der bruges en vægt eller et vejepapir, overføres reagenset til et bægerglas, der indeholder et volumen vand, der er ca. halvdelen af ​​det volumen opløsning, der skal tilberedes. Eventuelle rester, der forbliver klæbet til vægten eller papiret, trækkes ved hjælp af vasken.

Derefter omrøres opløsningen ved hjælp af omrørerstangen, indtil alt det faste stof er fuldstændigt opløst.

BEMÆRK: NaOH-opløsningsreaktionen er meget eksoterm, så det er almindeligt, at den opvarmes betydeligt under opløsningsprocessen. Det er tilrådeligt at udføre denne proces i et isbad for at absorbere den frigivne varme og dermed lette opløsningsprocessen.

• Trin 3: Overfør til målekolben.

Når alt det faste stof er opløst, overføres indholdet af bægerglasset til kolben gennem en tragt, og eventuel resterende opløsning trækkes ved hjælp af en tud.

• Trin 4: Fortynd med destilleret vand

Når alt indholdet i bægerglasset er blevet overført, fortsættes med at tilsætte vand, indtil kolben er fyldt en eller to centimeter under målemærket. Det tilrådes at lade kolben stå i nogle minutter for at sikre, at både selve kolben og dens indhold når termisk ligevægt. Til sidst er den færdig med at fylde op til kapacitetsmærket ved hjælp af pisetaen.

• Trin 5: Dæk til og ryst.

Når kolben er nået, anbringes proppen og rystes forsigtigt, idet den vendes og rettes ud på en sådan måde, at alt indhold blandes godt, og der opnås en homogen opløsning.

opløsninger med nøjagtig koncentration

Uanset hvor meget omhu, der udvises ved fremstilling af en opløsning ved hjælp af ovenstående procedure, og uanset hvor nøjagtigt natriumhydroxidet vejes, vil den faktiske koncentration af opløsningen aldrig nøjagtigt svare til den nominelle koncentration, der fremstilles. I mange tilfælde er det imidlertid nødvendigt at kende den nøjagtige koncentration af den frisk fremstillede opløsning, såsom når opløsningen skal anvendes som titreringsmiddel i en syre-basetitrering.

Hvis dette er tilfældet, skal den frisklavede opløsning standardiseres eller normaliseres ved hjælp af en syre-basetitrering af en passende primær standard. En primær standard er et stof med høj renhed og stabilitet, der reagerer hurtigt og kvantitativt med en anden, og som kan bruges som standard til bestemmelse af den reelle koncentration af en opløsning.

Der er flere primære standarder, der kan bruges til at standardisere NaOH-opløsninger, men den mest almindelige er kaliumhydrogenphthalat eller kaliumbiphthalat.

Standardisering med kaliumbiphthalat

Den her beskrevne procedure består i standardisering af en natriumhydroxidopløsning, hvis koncentration er ca. 0,1 N (eller molær). For at standardisere enhver anden opløsning kan enten den vægtede primære standardmasse justeres, eller natriumhydroxidet kan først fortyndes til en koncentration på 0,1 N.

Fremgangsmåden består i at veje en masse på ca. 0,5 g kaliumbiphthalat nøjagtigt og derefter opløse den i et hætteglas eller en Erlenmeyer-kolbe i 25 ml destilleret vand. Et par dråber phenolphtalein-indikator tilsættes, og opløsningen titreres derefter med NaOH-opløsningen.

Når slutpunktet er nået, noteres mængden af ​​titrant, og følgende formel anvendes til at bestemme den faktiske koncentration af natriumhydroxid:

I ovenstående ligning skal massen af ​​kaliumbiphthalat placeres i gram og volumenet af titrant (fra NaOH) i milliliter.

For eksempel, hvis 0,4958 g kaliumbiphthalat blev vejet, og titreringen forbrugte 24,35 mL NaOH, betyder det, at den faktiske NaOH-koncentration er 0,0997 N.

Standardisering med benzoesyre

Standardisering med benzoesyre udføres på samme måde som med kaliumbiphthalat, med den eneste forskel, at omkring 0,3 g benzoesyre er nøjagtigt vejet i stedet for 0,5 g som i standardiseringen sidste tilfælde. I dette tilfælde er formlen til at bestemme den faktiske NaOH-koncentration:

Fremstilling af natriumhydroxidopløsninger ved fortynding

Den anden mest almindelige måde at fremstille NaOH-opløsninger på er ved at fortynde mere koncentrerede opløsninger. I et laboratorium er det meget almindeligt at fremstille en koncentreret stamopløsning, hvorfra der laves forskellige fortyndinger efter behov. Den oprindelige opløsning har normalt en koncentration på 1 molær eller 1 normal eller en lignende koncentration.

I de tilfælde, hvor det er nødvendigt at fremstille meget mere fortyndede opløsninger, såsom 0,01 N eller 0,001 N (hvilket er meget hyppigt), fremstilles sædvanligvis serielle fortyndinger (dvs. en første fortynding fremstilles, derefter fortyndes denne mere og derefter den anden fortyndes yderligere, og så videre).

For at udføre fortyndingerne har du brug for:

• En volumetrisk kugle med tilstrækkelig kapacitet.
• Et bægerglas.
• En volumetrisk pipette med passende kapacitet.
• En fod.

Fremgangsmåden er meget enkel:

• Trin 1: Hæld noget af den koncentrerede opløsning i et rent, tørt bægerglas.

Det er vigtigt aldrig at alikvotere direkte fra beholderen med stamopløsningen, da dette kan forurene og ødelægge hele batchen.

• Trin 2: Mål den nødvendige volumen stamopløsning med den volumetriske pipette.

Man skal sørge for at fylde pipetten til mærket ved at holde den oprejst og sikre, at der ikke er nogen luftbobler tilbage.

Mængden af ​​opløsning, der skal måles, og den volumetriske pipette, der skal bruges, afhænger både af mængden af ​​opløsning, der skal tilberedes, og af den indledende og afsluttende samordning.

• Trin 3: Overfør den koncentrerede opløsning til en ren, tør målekolbe og kør til mærket.

Dette trin består simpelthen i at overføre den koncentrerede opløsning til ballonen og derefter fortynde opløsningen med rent vand ved hjælp af en flaske.

• Trin 5: Dæk til og ryst.

Dette trin er det samme som trin 5 i den foregående procedure.

Referencer

Castro S., JM (2013). Proceduremanual til udarbejdelse af løsninger i vandkarakterisering og kvalitetslaboratorier og drift af vandbehandlingsanlæg. Hentet fra https://www.repositoriodigital.ipn.mx/bitstream/123456789/26030/1/PREPARACION%20DE%20SOLUCIONES%20%28bueno%29.pdf

Pico L., X. (nd). Standardisering af titreringsløsninger. Hentet fra https://xavierpicolozano.files.wordpress.com/2017/03/estandarizacion.pdf

Ramirez S., MT, & Guzmán H., DS (2017). Natriumhydroxid (NaOH) 1 M standardisering. Hentet fra https://www.studocu.com/es-mx/document/universidad-autonoma-metropolitana/laboratorio-de-quimica-analitica/estandarizacion-de-hidroxido-de -sodium -naoh-1-m/2991623

Skoog, DA, West, DM, Holler, J., & Crouch, SR (2021). Fundamentals of Analytical Chemistry (9. udgave). Boston, Massachusetts: Cengage Learning.