Hogyan készítsünk nátrium-hidroxid oldatot

A nátrium-hidroxid-oldatok a legszélesebb körben használt különféle típusú laboratóriumok, a kémiától a biológiáig és a biokémiáig, hogy csak néhányat említsünk. Ennek az oldott anyagnak a különböző koncentrációjú oldatait a legkülönfélébb alkalmazásokban használják, kezdve a szerves szintézishez használt kémiai reagensektől, a sav-bázis titrálásnál alkalmazott titrálószerektől a különböző pufferoldatok elkészítéséig és pH-beállításáig.

Minden alkalmazás más koncentrációt igényel. Ugyanígy, még azokban az esetekben is, amikor hasonló koncentrációjú oldatokat használnak, vannak olyan esetek, amikor ezt a koncentrációt nagyon pontosan előre tudni kell, míg más esetekben csak hozzávetőleges koncentrációt kell tudni.

Ez azt jelenti, hogy a nátrium-hidroxid-oldat elkészítése nem egyszerű az oldott anyag lemérése és feloldása. Az alkalmazástól függően eltérő gondozásra lesz szükség. Egyes esetekben a nátrium-hidroxid oldatok közvetlenül is előállíthatók a szilárd oldott anyagból, más esetekben azonban célszerűbb egy töményebb kiindulási oldat hígításával elkészíteni.

Kezdjük azzal, hogy megvizsgáljuk, hogyan lehet nátrium-hidroxid-oldatot készíteni a szilárd reagensből.

Nátrium-hidroxid oldatok készítése a szilárd reagensből

A nátrium-hidroxid-oldat elkészítésének legáltalánosabb módja az, hogy a reagenst szilárd állapotban feloldják, majd a kívánt végtérfogatra hígítják. Két különböző helyzet áll fenn, amelyek különböző eljárásokat igényelnek a megoldás elkészítésekor.

Hozzávetőleges koncentrációs megoldások

Sok esetben csak hozzávetőleges koncentrációjú oldatokat kell készítenünk. Például, amikor koncentrált oldatra van szükségünk, hogy katalizátorként használhassuk a hidrolízis reakciójában, vagy amikor egy gyenge sav semlegesítésére van szükségünk pufferoldat készítésénél.

Ezekben az esetekben nem szükséges túlzott óvintézkedéseket vagy óvatosságot tenni az oldat mérése vagy elkészítése során. Az előkészítéshez szükséges anyagok:

• Megfelelő méretű főzőpohár (a készítendő oldat mennyiségéhez hasonló térfogatúnak kell lennie).
• Méröhenger.
• Analitikai mérleg.
• Spatula.
• Mérőanyag, vagy ennek hiányában mérleg papír.
• Piseta (mosólombik).
• keverőpálca.
• Tölcsér.

Az oldat elkészítése

• 1. lépés: Mérjük le a nátrium-hidroxidot.

Mérje le a megfelelő mennyiségű nátrium-hidroxidot a mérleg vagy egy papírdarab és az analitikai mérleg segítségével. Ez általában különböző tisztaságú fehér gyöngyök formájában található meg. Ha a pontos koncentráció elérése nem fontos, akkor a reagens lemérésekor nincs szükség különösebb körültekintésre.

Ugyanígy, még azokban az esetekben sem, amikor a kapott oldat pontos koncentrációját kell tudni, nem célszerű a nátrium-hidroxidot különös gondossággal lemérni, mivel ez a reagens hajlamos reagálni a levegőben lévő szén-dioxiddal és szennyeződni. nátrium-karbonát, így ennek a reagensnek a tömege mindig közelítő érték lesz.

A lemérendő nátrium-hidroxid tömege mind az elkészítendő oldat koncentrációjától, mind a végső oldat teljes térfogatától függ. A következő táblázat a nátrium-hidroxid azon tömegét mutatja, amelyet le kell mérni, hogy különböző térfogatú NaOH-oldatot készítsünk különböző koncentrációkban, molaritásban, normalitásban és m/V százalékban kifejezve.

• 2. lépés: Vigye át a reagenst egy főzőpohárba, és oldja fel desztillált vízben.

Az elkészítendő oldat mennyiségétől és a lemérendő NaOH össztömegétől függően célszerű a reagenst egy főzőpohárban feloldani, mielőtt az oldatot átvisszük abba a mérőlombikba, amelyben a végső oldatot elkészítjük.

Akár mérleget, akár mérőpapírt használunk, a reagenst átvisszük egy főzőpohárba, amely körülbelül az elkészítendő oldat térfogatának felét tartalmazza. A súlyra vagy papírra tapadt maradványokat a mosogató segítségével vonszolja.

Ezután a keverőrúd segítségével az oldatot addig keverjük, amíg az összes szilárd anyag teljesen fel nem oldódik.

MEGJEGYZÉS: A NaOH oldódási reakciója nagyon exoterm, ezért gyakori, hogy az oldódási folyamat során jelentősen felmelegszik. Ezt a folyamatot célszerű jeges fürdőben végrehajtani, hogy a felszabaduló hőt felszívja, és ezzel megkönnyítse az oldódási folyamatot.

• 3. lépés: Vigye át a mérőlombikba.

Miután az összes szilárd anyag feloldódott, a főzőpohár tartalmát egy tölcséren keresztül a lombikba visszük, és a maradék oldatot egy kifolyócső segítségével húzzuk le.

• 4. lépés: Hígítsa fel desztillált vízzel

Miután a főzőpohár teljes tartalmát átvittük, folytassuk a víz hozzáadását, amíg a lombik egy vagy két centiméterrel a mérőjel alá nem telik. Célszerű néhány percig állni hagyni a lombikot, hogy maga a lombik és annak tartalma is elérje a termikus egyensúlyt. Végül a piszta segítségével a kapacitásjelzésig töltjük.

• 5. lépés: Fedje le és rázza fel.

Amint elértük a lombikot, helyezzük el a dugót, majd óvatosan rázzuk meg, fordítsuk meg és egyenesítsük ki oly módon, hogy az összes tartalom jól elkeveredjen, és homogén oldatot kapjunk.

pontos koncentrációjú oldatok

Bármilyen gondos is legyen az oldat elkészítése a fenti eljárással, és bármennyire pontosan mérjük le a nátrium-hidroxidot, az oldat tényleges koncentrációja soha nem lesz pontosan megegyezik az elkészítendő névleges koncentrációval. Sok esetben azonban tudni kell a frissen készített oldat pontos koncentrációját, például amikor az említett oldatot titrálószerként kell használni sav-bázis titrálásnál.

Ha ez a helyzet, a frissen készített oldatot standardizálni kell vagy normalizálni kell egy megfelelő elsődleges standard sav-bázis titrálásával. Az elsődleges standard egy nagy tisztaságú és stabilitású anyag, amely gyorsan és mennyiségileg reagál egy másikkal, és amely standardként használható egy oldat valós koncentrációjának meghatározására.

A NaOH oldatok standardizálására számos elsődleges standard használható, de a legelterjedtebb a kálium-hidrogén-ftalát vagy a kálium-biftalát.

Szabványosítás kálium-biftaláttal

Az itt leírt eljárás egy körülbelül 0,1 N (vagy moláris) koncentrációjú nátrium-hidroxid-oldat standardizálásából áll. Bármely más oldat standardizálásához vagy a súlyozott primer standard tömeget beállíthatjuk, vagy a nátrium-hidroxidot először 0,1 N koncentrációra hígíthatjuk.

Az eljárás abból áll, hogy pontosan lemérünk körülbelül 0,5 g kálium-biftalátot, majd egy fiolában vagy Erlenmeyer-lombikban 25 ml desztillált vízben feloldjuk. Néhány csepp fenolftalein indikátort adunk hozzá, majd az oldatot NaOH-oldattal titráljuk.

A végpont elérése után feljegyezzük a titrálószer térfogatát, és a következő képletet alkalmazzuk a nátrium-hidroxid tényleges koncentrációjának meghatározására:

A fenti egyenletben a kálium-biftalát tömegét grammban, a titrálószer térfogatát (NaOH-ból) pedig milliliterben kell megadni.

Például, ha 0,4958 g kálium-biftalátot mérünk le, és a titrálás során 24,35 ml NaOH-t fogyasztunk, az azt jelenti, hogy a tényleges NaOH-koncentráció 0,0997 N.

Szabványosítás benzoesavval

A benzoesavval történő standardizálást ugyanúgy hajtjuk végre, mint a kálium-biftaláttal, azzal az egyetlen különbséggel, hogy a standardizálásnál alkalmazott 0,5 g helyett körülbelül 0,3 g benzoesavat mérünk pontosan. Ebben az esetben a tényleges NaOH-koncentráció meghatározására szolgáló képlet a következő:

Nátrium-hidroxid oldatok készítése hígítással

A NaOH oldatok előállításának másik leggyakoribb módja a töményebb oldatok hígítása. Laboratóriumban nagyon elterjedt tömény törzsoldatot készíteni, amelyből szükség szerint különböző hígításokat készítenek. Az eredeti oldat koncentrációja általában 1 mól vagy 1 normál, vagy hasonló koncentrációjú.

Azokban az esetekben, amikor sokkal hígabb oldatokat kell készíteni, mint például 0,01 N vagy 0,001 N (ami nagyon gyakori), általában sorozathígításokat készítenek (vagyis először hígítanak, majd ezt tovább hígítják a másikat tovább hígítjuk, és így tovább).

A hígítások elvégzéséhez szüksége van:

• Megfelelő kapacitású térfogati labda.
• Egy főzőpohár.
• Megfelelő kapacitású volumetrikus pipetta.
• Egy láb.

Az eljárás nagyon egyszerű:

• 1. lépés: Öntsön a koncentrált oldat egy részét egy tiszta, száraz főzőpohárba.

Fontos, hogy soha ne aliquotot közvetlenül a törzsoldatot tartalmazó tartályból vegyen ki, mert ez szennyezheti és tönkreteheti a teljes tételt.

• 2. lépés: Mérje meg a térfogatmérő pipettával a törzsoldat szükséges mennyiségét.

Ügyelni kell arra, hogy a pipettát a jelig megtöltse, függőlegesen tartva, és ügyelni kell arra, hogy ne maradjanak benne légbuborékok.

A mérendő oldat mennyisége és a használandó volumetrikus pipetta mind az elkészítendő oldat mennyiségétől, mind a kezdeti és záró egyeztetéstől függ.

• 3. lépés: Tegye át a koncentrált oldatot egy tiszta, száraz mérőlombikba, és töltse fel a jelig.

Ez a lépés egyszerűen abból áll, hogy a koncentrált oldatot átvisszük a ballonba, majd az oldatot tiszta vízzel hígítjuk egy palack segítségével.

• 5. lépés: Fedje le és rázza fel.

Ez a lépés megegyezik az előző eljárás 5. lépésével.

Hivatkozások

Castro S., JM (2013). Eljárási kézikönyv oldatok készítéséhez a vízjellemző és minőségügyi laboratóriumokban és a víztisztító telepek üzemeltetésében. Letöltve: https://www.repositoriodigital.ipn.mx/bitstream/123456789/26030/1/PREPARACION%20DE%20SOLUCIONES%20%28bueno%29.pdf

Pico L., X. (nd). Titráló oldatok szabványosítása. Letöltve: https://xavierpicolozano.files.wordpress.com/2017/03/estandarizacion.pdf

Ramirez S., MT és Guzmán H., DS (2017). Nátrium-hidroxid (NaOH) 1 M szabványosítás. Letöltve: 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. és Crouch, SR (2021). Az analitikai kémia alapjai (9. kiadás). Boston, Massachusetts: Cengage Learning.