Wzorce pierwotne i wtórne w chemii

W tej chwili na całym świecie zachodzą reakcje chemiczne: w laboratoriach chemicznych i farmaceutycznych, w niezliczonych zakładach przemysłowych i we własnym ciele.

Charakterystyczną cechą wszystkich reakcji jest to, że cząsteczki łączą się w stosunkach molowych, to znaczy stosunkach cząstek znanych i związanych z liczbą atomów lub cząsteczek zaangażowanych, a nie stosunkami mas. Dzieje się tak, chociaż stosunki masowe można określić w pewnych reakcjach na podstawie poszczególnych mas cząsteczkowych cząstek składowych.

Miareczkowanie jest procesem często używanym do regulowania reakcji chemicznej roztworu. Proces ten opiera się na substancjach i związkach, które tutaj nazywane są podstawowymi substancjami wzorcowymi.

Co to jest wycena?

Może się zdarzyć, że konieczne będzie zmieszanie objętości dwóch roztworów odczynników o znanych masach, ale znane jest tylko stężenie molowe jednego z nich. Jeśli wiemy, kiedy reakcja jest zakończona, możemy użyć stosunków molowych do obliczenia liczby moli produktu, który został wytworzony, i użyć tej liczby dodanej do objętości nieznanego roztworu, aby określić stężenie molowe nieznanego roztworu.

Aby ta metoda była użyteczna, stężenie roztworu odniesienia (lub titranta) musi być bardzo dokładnie znane. W przeciwnym razie błędy w tej wartości przełożą się na błędy w stężeniu nieznanego w twoich obliczeniach.

Wzorce pierwotne i podstawowe rozwiązanie wzorcowe

Wzorce podstawowe są szeroko stosowane w chemii analitycznej. W tym przypadku wybiera się odczynnik, który jest łatwy do zważenia, wykazuje niewielką reaktywność z innymi substancjami, jest czysty, nie zmienia ciężaru pod wpływem wilgoci i ma wysoki ciężar równoważnikowy. Istnieją cechy, które przy wyborze substancji nie są tak istotne. Najbardziej rzuca się w oczy istnienie substancji, która jest sklasyfikowana jako środowiskowa lub podstawowa norma jakości oraz jej niska toksyczność, dzięki czemu zmniejsza się niebezpieczeństwo jej stosowania. Niektóre przykłady wzorców pierwszorzędowych to kwasy miareczkowe i miareczkowania redoks.

Podstawowy roztwór wzorcowy lub podstawowy wzorzec to taki, w którym stężenie określonego odczynnika jest bardzo wiarygodne , dlatego stosuje się go do porównania z innymi stężeniami. Otrzymuje się go z miareczkowania wzorca pierwotnego specjalnej substancji zwanej oczywiście pierwotną substancją wzorcową.

Charakterystyka podstawowej substancji wzorcowej

Aby stworzyć podstawowy standard lub pierwotną substancję, konieczne jest rozcieńczenie tej substancji w czystej wodzie. Łatwo sobie wyobrazić, jak błąd, który mógłby być tolerowany w typowym eksperymencie laboratoryjnym chemicznym i byłby w rzeczywistości doskonałym wynikiem w tym kontekście, stałby się nie do przyjęcia, gdy wymagana jest naprawdę wysoka precyzja.

Istnieją cztery bardzo ważne kwestie dotyczące substancji, która została wymieniona jako podstawowa substancja wzorcowa. Tutaj są one wymienione.

1. Podstawowa substancja wzorcowa jest czysta . Jeśli w ciele stałym znajdują się zanieczyszczenia, zakłóci to obliczenie molarności przyjętego roztworu wzorcowego i spowoduje inne problemy. Czystość 99,9 (999 części na 1000) jest uważana za akceptowalną dla pierwszorzędowej substancji wzorcowej. Węglan sodu (Na ₂ CO ₃ ) jest dostępny na tym poziomie czystości.
2. Podstawowa substancja wzorcowa występuje w dużych ilościach i jest niedroga . Wiele substancji jest tanich i łatwych do znalezienia, ale ich czystość jest trudna do utrzymania. Tak jest w przypadku wodorotlenku sodu (NaOH, zwanego także sodą kaustyczną lub sodą kaustyczną), który jest zasadą, którą można stosować do miareczkowania kwasów. Soda kaustyczna ma skłonność do przyciągania wody z otoczenia w śladowych ilościach. Dzieje się tak również w przypadku innych rodzajów związków, gdy są one stosowane.
3. Podstawowa substancja wzorcowa ma znany wzór . Niektóre substancje rozpuszczają się w wodzie, dając mieszaninę powiązanych związków. Na przykład, gdy kwas azotowy (HNO ₃ ) rozpuszcza się w wodzie, w roztworze zawsze będzie obecna nieznana ilość kwasu azotawego (HNO ₂ ), który będzie oddziaływać z cząsteczkami danej reakcji, powodując niepowodzenie procesu.
4. Podstawowa substancja wzorcowa pozostaje niezmieniona podczas ważenia . Problem, z którym borykają się naukowcy od niepamiętnych czasów, polega na opracowywaniu systemów pomiarowych, które nie zmieniają samej mierzonej wielkości. Podczas ważenia substancja przechodzi przez proces fizycznego kontaktu. Proces ten może prowadzić do zmian masy lub czystości substancji, a także innych podstawowych właściwości takiej substancji. W związku z tym proces, w którym ta substancja będzie uczestniczyć, może również zostać naruszony.

Substancja i drugorzędny roztwór wzorcowy

Substancje , których nie można przechowywać na wolnym powietrzu, ponieważ łatwo reagują ze składnikami powietrza (O ₂ , CO ₂ , itp.) lub z wagą podczas ważenia, nazywane są drugorzędnymi substancjami wzorcowymi . Niektóre przykłady drugorzędowych substancji wzorcowych to między innymi kwas solny (HCL), kwas siarkowy (H ₂ SO ₄ ), wodorotlenek sodu (NaOH), wodorotlenek potasu (KOH) i nadmanganian potasu (KMnO _{4 ).}

W przeciwieństwie do wzorca pierwotnego, wzorzec wtórny jest stosowany w chemii do wykonywania specyficznych analiz tych substancji w laboratoriach. Na ogół nie pozostaje on stały, a jego stężenie maleje z czasem, więc bardzo precyzyjne pomiary wykonane podczas przygotowania nie są utrzymywane w czasie. Substancja drugorzędna jest zwykle normalizowana w stosunku do normy pierwotnej.

Ogólnie rzecz biorąc, substancje takie jak kwas solny i kwas siarkowy nie nadają się do stosowania jako podstawowe wzorce, ponieważ nie można dokładnie określić poziomu stężenia dostępnych w handlu stężonych kwasów.

Można jednak sporządzić słaby roztwór tych kwasów o oszacowanym stężeniu, a następnie prawidłowo rozstrzygnąć stężenie przez miareczkowanie pierwszorzędowym roztworem mianowanym zasady, takiej jak węglan sodu (Na 2 _CO 3 ₎ .

Wzorzec wtórny to substancja chemiczna lub odczynnik, który ma określone właściwości. Wśród nich są:

• Jest mniej stabilny i bardziej reaktywny niż wzorzec podstawowy.
• Twoje rozwiązanie pozostaje stabilne przez długi czas.
• Jest mniej czysty niż standard podstawowy.
• Jest zatytułowany od podstawowego standardu.

Źródła

• Camacho, A. (2017). Jakie jest standardowe rozwiązanie?
• Galano, A. i Rojas, A. (sf). Substancje wzorcowe do normalizacji kwasów i zasad .
• Helmenstime, A. (2021). Co to jest podstawowy standard w chemii?