Come preparare una soluzione di idrossido di sodio

Le soluzioni di idrossido di sodio sono tra le più utilizzate in diversi tipi di laboratori che vanno dalla chimica alla biologia e biochimica, solo per citarne alcuni. Le soluzioni di questo soluto a diverse concentrazioni sono utilizzate in un’ampia varietà di applicazioni che vanno dai reagenti chimici per la sintesi organica, agli agenti titolanti nelle titolazioni acido-base, alla preparazione e regolazione del pH di diverse soluzioni tampone.

Ogni applicazione richiede un diverso livello di concentrazione. Allo stesso modo, anche in quei casi in cui si utilizzano soluzioni con concentrazioni simili, ci sono casi in cui è importante conoscere in anticipo questa concentrazione molto accuratamente, mentre in altri è necessario solo conoscere una concentrazione approssimativa.

Ciò significa che preparare una soluzione di idrossido di sodio non è una semplice questione di pesare e sciogliere un soluto. A seconda dell’applicazione, saranno necessarie cure diverse. Inoltre, in alcuni casi le soluzioni di idrossido di sodio possono essere preparate direttamente dal soluto solido, ma in altri casi è più conveniente prepararle diluendo una soluzione di partenza più concentrata.

Iniziamo esplorando come creare una soluzione di idrossido di sodio dal reagente solido.

Preparazione di soluzioni di idrossido di sodio dal reagente solido

Il modo più comune per preparare una soluzione di idrossido di sodio è dissolvendo il reagente allo stato solido e quindi diluendolo fino al volume finale desiderato. Esistono due diverse situazioni che richiedono procedure diverse al momento della preparazione della soluzione.

Soluzioni di concentrazione approssimata

In molte situazioni, dobbiamo solo preparare soluzioni con una concentrazione approssimativa. Ad esempio, quando abbiamo bisogno di una soluzione concentrata per usarla come catalizzatore in una reazione di idrolisi, o quando abbiamo bisogno di una soluzione per neutralizzare un acido debole nella preparazione di una soluzione tampone.

In questi casi non è necessario adottare precauzioni o cure eccessive nel pesare o preparare la soluzione. I materiali necessari per la preparazione sono:

• Un bicchiere di dimensioni adeguate (dovrebbe essere di un volume paragonabile alla quantità di soluzione da preparare).
• Matraccio tarato.
• Bilancio analitico.
• Spatola.
• Sostanza da pesare o, in mancanza, carta da pesare.
• Piseta (pallone da lavaggio).
• bacchetta per mescolare.
• Imbuto.

Preparazione della soluzione

• Passaggio 1: pesare l’idrossido di sodio.

Utilizzando la bilancia o un pezzo di carta e la bilancia analitica, pesare la quantità appropriata di idrossido di sodio. Questo di solito si trova sotto forma di perle bianche con diversi gradi di purezza. Se non è importante ottenere una concentrazione esatta, non è necessaria alcuna attenzione particolare durante la pesatura del reagente.

Allo stesso modo, anche in quei casi in cui è necessario conoscere l’esatta concentrazione della soluzione risultante, non è utile pesare con particolare attenzione l’idrossido di sodio, poiché questo reagente tende a reagire con l’anidride carbonica dell’aria e a contaminarsi. carbonato di sodio, quindi la massa che pesiamo di questo reagente sarà sempre un’approssimazione.

La massa di idrossido di sodio da pesare dipende sia dalla concentrazione della soluzione da preparare sia dal volume totale della soluzione finale. Nella tabella seguente sono riportate le masse di idrossido di sodio che devono essere pesate per preparare diversi volumi di soluzione di NaOH a diverse concentrazioni espresse sia in molarità, normalità e percentuale m/V.

• Passaggio 2: trasferire il reagente in un becher e scioglierlo in acqua distillata.

A seconda della quantità di soluzione da preparare e della massa totale di NaOH da pesare, è opportuno sciogliere il reagente in un becher prima di trasferire la soluzione nel matraccio tarato in cui verrà preparata la soluzione finale.

Sia che si utilizzi una bilancia o una carta per pesare, il reagente viene trasferito in un bicchiere contenente un volume d’acqua pari a circa la metà del volume della soluzione da preparare. Eventuali resti che rimangono attaccati al peso o alla carta vengono trascinati con l’ausilio del lavello.

Quindi, usando l’ancoretta, la soluzione viene agitata fino a quando tutto il solido è completamente dissolto.

NOTA: La reazione di dissoluzione di NaOH è molto esotermica, quindi è normale che si riscaldi considerevolmente durante il processo di dissoluzione. Si consiglia di eseguire questo processo in un bagno di ghiaccio per assorbire il calore rilasciato e facilitare così il processo di dissoluzione.

• Passaggio 3: trasferimento nel matraccio tarato.

Una volta sciolto tutto il solido, il contenuto del bicchiere viene trasferito nel pallone attraverso un imbuto, trascinando l’eventuale soluzione residua con l’ausilio di un beccuccio.

• Passaggio 4: diluire con acqua distillata

Una volta che tutto il contenuto del bicchiere è stato trasferito, continuare ad aggiungere acqua fino a riempire il pallone uno o due centimetri sotto il segno di misurazione. Si consiglia di lasciare riposare il pallone per alcuni minuti per garantire che sia il pallone stesso che il suo contenuto raggiungano l’equilibrio termico. Infine si finisce di riempire fino alla tacca di capacità utilizzando la piseta.

• Passaggio 5: coprire e agitare.

Raggiunta la beuta, si mette il tappo e poi si agita delicatamente, capovolgendolo e raddrizzandolo in modo tale che tutto il contenuto si mescoli bene e si ottenga una soluzione omogenea.

soluzioni di concentrazione esatta

Non importa quanta cura viene prestata nella preparazione di una soluzione utilizzando la procedura di cui sopra, e non importa quanto accuratamente l’idrossido di sodio venga pesato, la concentrazione effettiva della soluzione non sarà mai esattamente uguale alla concentrazione nominale preparata. Tuttavia, in molti casi è necessario conoscere l’esatta concentrazione della soluzione appena preparata, ad esempio quando tale soluzione deve essere utilizzata come agente titolante in una titolazione acido-base.

In tal caso, la soluzione appena preparata deve essere standardizzata o normalizzata mediante una titolazione acido-base di un adeguato standard primario. Uno standard primario è una sostanza di elevata purezza e stabilità che reagisce rapidamente e quantitativamente con un’altra e che può essere utilizzata come standard per la determinazione della reale concentrazione di una soluzione.

Esistono diversi standard primari che possono essere utilizzati per standardizzare le soluzioni di NaOH, ma il più comune è il potassio idrogeno ftalato o il biftalato di potassio.

Standardizzazione con biftalato di potassio

La procedura qui descritta consiste nella standardizzazione di una soluzione di idrossido di sodio la cui concentrazione è di circa 0,1 N (o molare). Per standardizzare qualsiasi altra soluzione, è possibile regolare la massa standard primaria ponderata oppure l’idrossido di sodio può essere prima diluito a una concentrazione di 0,1 N.

Il procedimento consiste nel pesare accuratamente una massa di circa 0,5 g di biftalato di potassio e poi scioglierlo in una fiala o beuta in 25 mL di acqua distillata. Si aggiungono alcune gocce di indicatore di fenolftaleina e si titola la soluzione con la soluzione di NaOH.

Una volta raggiunto il punto finale, si annota il volume del titolante e si applica la seguente formula per determinare la concentrazione effettiva di idrossido di sodio:

Nell’equazione di cui sopra, la massa di biftalato di potassio dovrebbe essere posta in grammi e il volume di titolante (da NaOH) in millilitri.

Ad esempio, se sono stati pesati 0,4958 g di biftalato di potassio e la titolazione ha consumato 24,35 mL di NaOH, significa che la concentrazione effettiva di NaOH è 0,0997 N.

Standardizzazione con acido benzoico

La standardizzazione con acido benzoico si effettua allo stesso modo che con il biftalato di potassio, con l’unica differenza che si pesano accuratamente circa 0,3 g di acido benzoico anziché 0,5 g come nella standardizzazione ultimo caso. In questo caso, la formula per determinare la concentrazione effettiva di NaOH è:

Preparazione di soluzioni di idrossido di sodio mediante diluizione

L’altro modo più comune per preparare soluzioni di NaOH è diluendo soluzioni più concentrate. In un laboratorio, è molto comune preparare una soluzione madre concentrata da cui si ottengono diverse diluizioni secondo necessità. La soluzione originale di solito ha una concentrazione di 1 molare o 1 normale o una concentrazione simile.

In quei casi in cui è necessario preparare soluzioni molto più diluite come 0,01 N o 0,001 N (che è molto frequente), solitamente si preparano diluizioni seriali (cioè si prepara una prima diluizione, poi questa viene diluita maggiormente e poi l’altro viene ulteriormente diluito, e così via).

Per effettuare le diluizioni occorre:

• Una palla volumetrica di capacità adeguata.
• Un bicchiere.
• Una pipetta volumetrica della capacità appropriata.
• Un piede.

La procedura è molto semplice:

• Passaggio 1: versare parte della soluzione concentrata in un becher pulito e asciutto.

È importante non aliquotare mai direttamente dal contenitore contenente la soluzione madre, in quanto ciò potrebbe contaminare e rovinare l’intero lotto.

• Fase 2: Con la pipetta volumetrica, misurare il volume richiesto di soluzione madre.

Prestare attenzione a riempire la pipetta fino alla tacca di graduazione tenendola in posizione verticale e assicurandosi che non rimangano bolle d’aria.

La quantità di soluzione da dosare e la pipetta volumetrica da utilizzare dipendono sia dalla quantità di soluzione da preparare sia dalla concertazione iniziale e finale.

• Passaggio 3: trasferire la soluzione concentrata in un matraccio volumetrico pulito e asciutto e contrassegnare.

Questo passaggio consiste semplicemente nel trasferire la soluzione concentrata nel palloncino e poi diluire la soluzione con acqua pura utilizzando una bottiglia.

• Passaggio 5: coprire e agitare.

Questo passaggio è uguale al passaggio 5 della procedura precedente.

Riferimenti

Castro S., JM (2013). Manuale di procedura per la preparazione di soluzioni nei laboratori di caratterizzazione e qualità delle acque e funzionamento degli impianti di trattamento delle acque. Estratto da https://www.repositoriodigital.ipn.mx/bitstream/123456789/26030/1/PREPARACION%20DE%20SOLUCIONES%20%28bueno%29.pdf

Pico L., X. (nd). Standardizzazione delle soluzioni titolanti. Estratto da https://xavierpicolozano.files.wordpress.com/2017/03/estandarizacion.pdf

Ramirez S., MT, & Guzmán H., DS (2017). Standardizzazione dell’idrossido di sodio (NaOH) 1 M. Estratto da 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. e Crouch, SR (2021). Fondamenti di chimica analitica (9a edizione). Boston, Massachusetts: Cengage Learning.