Τα πρωτεύοντα και δευτερεύοντα πρότυπα στη χημεία

Χημικές αντιδράσεις λαμβάνουν χώρα σε όλο τον κόσμο αυτή τη στιγμή: σε χημικά και φαρμακευτικά εργαστήρια, σε αμέτρητες βιομηχανικές εγκαταστάσεις και στο ίδιο σου το σώμα.

Ένα χαρακτηριστικό γνώρισμα όλων των αντιδράσεων είναι ότι τα μόρια συνδυάζονται σε γραμμομοριακές αναλογίες, δηλαδή σε αναλογίες σωματιδίων γνωστών και που σχετίζονται με τον αριθμό των ατόμων ή μορίων που εμπλέκονται, αντί για αναλογίες μάζας. Αυτό συμβαίνει ακόμα κι αν οι αναλογίες μάζας μπορούν να προσδιοριστούν σε ορισμένες αντιδράσεις από τα επιμέρους μοριακά βάρη των συστατικών σωματιδίων.

Η τιτλοδότηση είναι μια διαδικασία που χρησιμοποιείται συχνά για τη ρύθμιση μιας χημικής αντίδρασης ενός διαλύματος. Αυτή η διαδικασία βασίζεται στις ουσίες και τις ενώσεις που εδώ ονομάζονται πρωτογενείς πρότυπες ουσίες.

Τι είναι η αποτίμηση;

Μπορεί να υπάρχουν φορές που είναι απαραίτητο να αναμειχθούν οι όγκοι δύο διαλυμάτων αντιδραστηρίων γνωστών μαζών, αλλά είναι γνωστή μόνο η μοριακή συγκέντρωση ενός από αυτά. Εάν γνωρίζουμε πότε ολοκληρώθηκε η αντίδραση, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε τις μοριακές αναλογίες για να υπολογίσουμε τον αριθμό των γραμμομορίων του προϊόντος που έχουν παραχθεί και να χρησιμοποιήσουμε αυτόν τον αριθμό που προστίθεται στον όγκο του άγνωστου διαλύματος για να προσδιορίσουμε τη μοριακή συγκέντρωση του άγνωστου διαλύματος.

Για να είναι χρήσιμη αυτή η μέθοδος, η συγκέντρωση του διαλύματος αναφοράς (ή του τιτλοδοτητή) πρέπει να είναι γνωστή με μεγάλη ακρίβεια. Διαφορετικά, τα σφάλματα σε αυτήν την τιμή θα μεταδοθούν σε σφάλματα στη συγκέντρωση του αγνώστου στους υπολογισμούς σας.

Τα πρωτεύοντα πρότυπα και η κύρια πρότυπη λύση

Τα πρωτογενή πρότυπα χρησιμοποιούνται ευρέως στην αναλυτική χημεία. Σε αυτή την περίπτωση, επιλέγεται ένα αντιδραστήριο που ζυγίζεται εύκολα, έχει μικρή αντιδραστικότητα με άλλες ουσίες, είναι καθαρό, δεν αλλάζει βάρος όταν εκτίθεται σε υγρές συνθήκες και έχει υψηλό ισοδύναμο βάρος. Υπάρχουν χαρακτηριστικά που, όταν επιλέγετε μια ουσία, δεν είναι τόσο σχετικά. Αυτά που ξεχωρίζουν περισσότερο είναι η ύπαρξη της ουσίας που χαρακτηρίζεται ως περιβαλλοντικό ή πρωτογενές ποιοτικό πρότυπο και η χαμηλή τοξικότητά της, ώστε να μειώνονται οι κίνδυνοι από τη χρήση της. Μερικά παραδείγματα πρωτογενών προτύπων είναι τα οξέα τιτλοδότησης και οι τιτλοδοτήσεις οξειδοαναγωγής.

Ένα πρωτογενές πρότυπο διάλυμα ή πρωτεύον πρότυπο είναι αυτό στο οποίο η συγκέντρωση ενός συγκεκριμένου αντιδραστηρίου είναι πολύ αξιόπιστη , γι’ αυτό και χρησιμοποιείται για σύγκριση με άλλες συγκεντρώσεις. Λαμβάνεται από μια πρωτογενή τυπική τιτλοδότηση μιας ειδικής ουσίας που ονομάζεται, φυσικά, πρωτογενής πρότυπη ουσία.

Χαρακτηριστικά της πρωτογενούς τυπικής ουσίας

Για τη δημιουργία ενός πρωτογενούς προτύπου ή πρωτογενούς ουσίας, είναι απαραίτητο να αραιωθεί αυτή η ουσία σε καθαρό νερό. Είναι εύκολο να φανταστεί κανείς πώς ένα σφάλμα που θα μπορούσε να γίνει ανεκτό σε ένα τυπικό πείραμα εργαστηρίου χημείας, και στην πραγματικότητα θα ήταν ένα εξαιρετικό αποτέλεσμα σε αυτό το πλαίσιο, θα γινόταν απαράδεκτο όταν απαιτείται πραγματικά υψηλή ακρίβεια.

Υπάρχουν τέσσερα πολύ σημαντικά ζητήματα σε μια ουσία που έχει καταγραφεί ως κύρια πρότυπη ουσία. Εδώ παρατίθενται.

1. Μια πρωταρχική στάνταρ ουσία είναι καθαρή . Εάν υπάρχουν ακαθαρσίες στο στερεό, αυτό θα επηρεάσει τον υπολογισμό της μοριακότητας του υποτιθέμενου πρότυπου διαλύματος και θα προκαλέσει άλλα προβλήματα. Η καθαρότητα 99,9 (999 μέρη σε 1000) θεωρείται αποδεκτή για μια πρωτογενή τυπική ουσία. Το ανθρακικό νάτριο (Na ₂ CO ₃ ) είναι διαθέσιμο σε αυτό το επίπεδο καθαρότητας.
2. Μια κύρια τυπική ουσία είναι άφθονη και φθηνή . Πολλές ουσίες είναι φθηνές και εύκολο να βρεθούν, αλλά η καθαρότητά τους είναι δύσκολο να διατηρηθεί. Αυτό συμβαίνει με το υδροξείδιο του νατρίου (NaOH, που ονομάζεται επίσης καυστική σόδα ή καυστική σόδα), το οποίο είναι μια βάση που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την τιτλοδότηση οξέων. Η καυστική σόδα είναι επιρρεπής στην προσέλκυση νερού από το περιβάλλον σε ίχνη. Αυτό συμβαίνει και με άλλους τύπους ενώσεων όταν χρησιμοποιούνται.
3. Μια πρωτογενής πρότυπη ουσία έχει γνωστό τύπο . Ορισμένες ουσίες διαλύονται στο νερό για να δώσουν ένα μείγμα σχετικών ενώσεων. Για παράδειγμα, όταν το νιτρικό οξύ (HNO ₃ ) διαλύεται στο νερό, μια άγνωστη ποσότητα νιτρώδους οξέος (HNO ₂ ) θα υπάρχει πάντα στο διάλυμα, το οποίο θα αλληλεπιδράσει με τα μόρια της εν λόγω αντίδρασης, προκαλώντας την αποτυχία της διαδικασίας.
4. Μια βασική στάνταρ ουσία παραμένει αμετάβλητη κατά τη διάρκεια της ζύγισης . Ένα πρόβλημα που αντιμετωπίζουν οι επιστήμονες από αμνημονεύτων χρόνων είναι αυτό της ανάπτυξης συστημάτων μέτρησης που δεν αλλάζουν το ίδιο το μετρούμενο μέγεθος. Όταν μια ουσία ζυγίζεται, περνάει από μια διαδικασία φυσικής επαφής. Αυτή η διαδικασία μπορεί να οδηγήσει σε αλλαγές στη μάζα ή την καθαρότητα της ουσίας, καθώς και σε άλλες θεμελιώδεις ιδιότητες σε μια τέτοια ουσία. Επομένως, η διαδικασία στην οποία θα συμμετέχει αυτή η ουσία μπορεί επίσης να επηρεαστεί.

Ουσία και δευτερογενές πρότυπο διάλυμα

Ουσίες που δεν μπορούν να διατηρηθούν στην ύπαιθρο επειδή αντιδρούν εύκολα με συστατικά του αέρα (O ₂ , CO ₂ , κ.λπ.) ή με το ζυγό όταν ζυγίζονται, ονομάζονται δευτερεύουσες πρότυπες ουσίες . Μερικά παραδείγματα δευτερογενών τυπικών ουσιών είναι μεταξύ άλλων το υδροχλωρικό οξύ (HCL), το θειικό οξύ (H ₂ SO ₄ ), το υδροξείδιο του νατρίου (NaOH), το υδροξείδιο του καλίου (KOH) και το υπερμαγγανικό κάλιο (KMnO _{4 ).}

Σε αντίθεση με το πρωτεύον πρότυπο, ένα δευτερεύον πρότυπο χρησιμοποιείται στη χημεία για την πραγματοποίηση ειδικών αναλύσεων αυτών των ουσιών σε εργαστήρια. Γενικά, δεν παραμένει σταθερό και η συγκέντρωσή του μειώνεται με την πάροδο του χρόνου, επομένως οι μετρήσεις υψηλής ακρίβειας που γίνονται κατά την προετοιμασία δεν διατηρούνται με την πάροδο του χρόνου. Μια δευτερεύουσα ουσία συνήθως κανονικοποιείται σε σχέση με έναν πρωτογενή κανόνα.

Γενικά, ουσίες όπως το υδροχλωρικό οξύ και το θειικό οξύ δεν είναι κατάλληλες για χρήση ως πρωτεύοντα πρότυπα, καθώς δεν μπορείτε να γνωρίζετε με ακρίβεια το επίπεδο συγκέντρωσης των εμπορικά διαθέσιμων συμπυκνωμένων οξέων.

Ωστόσο, μπορεί κανείς να παρασκευάσει ένα ασθενές διάλυμα αυτών των οξέων με μια εκτιμώμενη συγκέντρωση και στη συνέχεια να επιλύσει σωστά τη συγκέντρωση με τιτλοδότηση με ένα πρωτογενές πρότυπο διάλυμα μιας βάσης όπως το ανθρακικό νάτριο ( _{Na2CO3 )} .

Ένα δευτερεύον πρότυπο είναι μια χημική ουσία ή ένα αντιδραστήριο που έχει ορισμένες ιδιότητες. Μεταξύ αυτών είναι:

• Είναι λιγότερο σταθερό και πιο αντιδραστικό από το πρωτεύον πρότυπο.
• Η λύση σας παραμένει σταθερή για μεγάλο χρονικό διάστημα.
• Είναι λιγότερο καθαρό από το αρχικό πρότυπο.
• Έχει τίτλο από το πρωτεύον πρότυπο.

Πηγές

• Camacho, A. (2017). Ποια είναι η τυπική λύση;
• Galano, A. and Rojas, A. (sf). Πρότυπες ουσίες για την τυποποίηση οξέων και βάσεων .
• Helmenstime, A. (2021). Τι είναι ένα βασικό πρότυπο στη χημεία;