Hur man förbereder en natriumhydroxidlösning

Natriumhydroxidlösningar är några av de mest använda i olika typer av laboratorier, allt från kemi till biologi och biokemi, för att bara nämna några. Lösningar av detta lösta ämne i olika koncentrationer används i en mängd olika tillämpningar, allt från kemiska reagens för organisk syntes, titreringsmedel i syra-bastitrering, till beredning och pH-justering av olika buffertlösningar.

Varje applikation kräver en annan koncentrationsnivå. På samma sätt, även i de fall där lösningar med liknande koncentrationer används, finns det fall där det är viktigt att veta denna koncentration mycket noggrant i förväg, medan det i andra bara är nödvändigt att veta en ungefärlig koncentration.

Detta innebär att framställning av en natriumhydroxidlösning inte är en enkel fråga om att väga och lösa upp ett löst ämne. Beroende på applikation kommer olika vård att krävas. I vissa fall kan natriumhydroxidlösningar också framställas direkt från det fasta lösta ämnet, men i andra fall är det lämpligare att framställa dem genom att späda en mer koncentrerad utgångslösning.

Låt oss börja med att utforska hur man gör en natriumhydroxidlösning från det fasta reagenset.

Beredning av natriumhydroxidlösningar från det fasta reagenset

Det vanligaste sättet att framställa en natriumhydroxidlösning är genom att lösa reagenset i fast tillstånd och sedan späda till önskad slutvolym. Det finns två olika situationer som kräver olika tillvägagångssätt när lösningen utarbetas.

Ungefärliga koncentrationslösningar

I många situationer behöver vi bara förbereda lösningar med en ungefärlig koncentration. Till exempel när vi behöver en koncentrerad lösning för att använda den som katalysator i en hydrolysreaktion, eller när vi behöver en lösning för att neutralisera en svag syra vid framställningen av en buffertlösning.

I dessa fall är det inte nödvändigt att vidta överdrivna försiktighetsåtgärder eller försiktighet vid vägning eller beredning av lösningen. Materialen som krävs för förberedelse är:

• En bägare av lämplig storlek (bör ha en volym som är jämförbar med mängden lösning som ska beredas).
• Mätkolv.
• Analytisk balans.
• Spatel.
• Ett vägande ämne eller, i annat fall, papper att väga.
• Piseta (tvättflaska).
• omröringsstav.
• Tratt.

Beredning av lösningen

• Steg 1: Väg upp natriumhydroxiden.

Väg lämplig mängd natriumhydroxid med hjälp av vågen eller ett papper och den analytiska vågen. Detta finns vanligtvis i form av vita pärlor med olika grader av renhet. Om det inte är viktigt att få en exakt koncentration är ingen särskild försiktighet nödvändig vid vägning av reagenset.

På samma sätt, även i de fall där det är nödvändigt att veta den exakta koncentrationen av den resulterande lösningen, är det inte användbart att väga natriumhydroxid med särskild försiktighet, eftersom detta reagens tenderar att reagera med koldioxid i luften och bli förorenat. natriumkarbonat, så massan som vi väger av detta reagens kommer alltid att vara en approximation.

Massan av natriumhydroxid som ska vägas beror både på koncentrationen av lösningen som ska beredas och på den totala volymen av den slutliga lösningen. Följande tabell visar massorna av natriumhydroxid som måste vägas för att framställa olika volymer av NaOH-lösning vid olika koncentrationer uttryckt både i molaritet, normalitet och procent m/V.

• Steg 2: Överför reagenset till en bägare och lös upp i destillerat vatten.

Beroende på mängden lösning som ska göras och den totala massan av NaOH som ska vägas är det lämpligt att lösa reagenset i en bägare innan lösningen överförs till den mätkolv där den slutliga lösningen ska göras.

Oavsett om man använder en våg eller ett vägningspapper överförs reagenset till en bägare som innehåller en volym vatten ungefär hälften av den lösning som ska beredas. Eventuella rester som sitter kvar på vikten eller papperet släpas med hjälp av diskhon.

Sedan, med hjälp av omrörningsstaven, omrörs lösningen tills allt fast ämne är fullständigt upplöst.

OBS: NaOH-upplösningsreaktionen är mycket exoterm, så det är vanligt att den värms upp avsevärt under upplösningsprocessen. Det är lämpligt att utföra denna process i ett isbad för att absorbera den värme som frigörs och på så sätt underlätta upplösningsprocessen.

• Steg 3: Överför till mätkolven.

När allt fast material är upplöst överförs innehållet i bägaren till kolven genom en tratt, varvid eventuell kvarvarande lösning dras med hjälp av en pip.

• Steg 4: Späd med destillerat vatten

När allt innehåll i bägaren har överförts fortsätter du att tillsätta vatten tills kolven är fylld en eller två centimeter under mätmärket. Det är tillrådligt att låta kolven stå i några minuter för att säkerställa att både själva kolven och dess innehåll når termisk jämvikt. Slutligen är den färdigfylld upp till kapacitetsmärket med hjälp av pisetan.

• Steg 5: Täck över och skaka.

När kolven har nåtts placeras proppen och skakas försiktigt, vänd och räta ut den på ett sådant sätt att allt innehåll blandas väl och en homogen lösning erhålls.

lösningar med exakt koncentration

Oavsett hur mycket noggrannhet som tas vid framställning av en lösning med användning av ovanstående procedur, och oavsett hur noggrant natriumhydroxiden vägs, kommer den faktiska koncentrationen av lösningen aldrig exakt att vara lika med den nominella koncentrationen som bereds. Emellertid är det i många fall nödvändigt att känna till den exakta koncentrationen av den nyberedda lösningen, såsom när nämnda lösning ska användas som ett titreringsmedel i en syra-bastitrering.

Om så är fallet bör den nyberedda lösningen standardiseras eller normaliseras med hjälp av en syra-bastitrering av en lämplig primär standard. En primär standard är ett ämne med hög renhet och stabilitet som reagerar snabbt och kvantitativt med en annan och som kan användas som standard för bestämning av den verkliga koncentrationen av en lösning.

Det finns flera primära standarder som kan användas för att standardisera NaOH-lösningar, men den vanligaste är kaliumväteftalat eller kaliumbiftalat.

Standardisering med kaliumbiftalat

Proceduren som beskrivs här består i standardisering av en natriumhydroxidlösning vars koncentration är ungefär 0,1 N (eller molar). För att standardisera någon annan lösning kan antingen den viktade primära standardmassan justeras, eller så kan natriumhydroxiden först spädas till en koncentration av 0,1 N.

Proceduren består av att noggrant väga en massa på cirka 0,5 g kaliumbiftalat och sedan lösa den i en flaska eller Erlenmeyer-kolv i 25 ml destillerat vatten. Några droppar fenolftaleinindikator tillsätts och lösningen titreras sedan med användning av NaOH-lösningen.

När slutpunkten har nåtts noteras volymen titrant och följande formel tillämpas för att bestämma den faktiska koncentrationen av natriumhydroxid:

I ovanstående ekvation ska massan av kaliumbiftalat placeras i gram och volymen titrant (från NaOH) i milliliter.

Till exempel, om 0,4958 g kaliumbiftalat vägdes och titreringen förbrukade 24,35 mL NaOH, betyder det att den faktiska NaOH-koncentrationen är 0,0997 N.

Standardisering med bensoesyra

Standardisering med bensoesyra utförs på samma sätt som med kaliumbiftalat, med den enda skillnaden att ca 0,3 g bensoesyra vägs noggrant istället för 0,5 g som i standardiseringen. I det här fallet är formeln för att bestämma den faktiska NaOH-koncentrationen:

Beredning av natriumhydroxidlösningar genom utspädning

Det andra vanligaste sättet att framställa NaOH-lösningar är genom att späda mer koncentrerade lösningar. I ett laboratorium är det mycket vanligt att bereda en koncentrerad stamlösning av vilken olika spädningar görs efter behov. Den ursprungliga lösningen har vanligtvis en koncentration av 1 molar eller 1 normal, eller en liknande koncentration.

I de fall där det krävs att bereda mycket mer utspädda lösningar såsom 0,01 N eller 0,001 N (vilket är mycket frekvent), bereds vanligtvis serieutspädningar (det vill säga en första spädning bereds, sedan späds denna mer och sedan den andra späds ut ytterligare och så vidare).

För att utföra spädningarna behöver du:

• En volymetrisk boll med tillräcklig kapacitet.
• En bägare.
• En volumetrisk pipett med lämplig kapacitet.
• En fot.

Proceduren är mycket enkel:

• Steg 1: Häll lite av den koncentrerade lösningen i en ren, torr bägare.

Det är viktigt att aldrig alikvotera direkt från behållaren som innehåller stamlösningen, eftersom detta kan kontaminera och förstöra hela partiet.

• Steg 2: Mät den erforderliga volymen stamlösning med den volumetriska pipetten.

Var noga med att fylla pipetten till markeringen genom att hålla den upprätt och se till att inga luftbubblor finns kvar.

Mängden lösning som ska mätas och den volymetriska pipetten som ska användas beror både på mängden lösning som ska beredas och på de inledande och slutliga samordningarna.

• Steg 3: Överför den koncentrerade lösningen till en ren, torr mätkolv och gå till markeringen.

Detta steg består helt enkelt av att överföra den koncentrerade lösningen till ballongen och sedan späda lösningen med rent vatten med hjälp av en flaska.

• Steg 5: Täck över och skaka.

Detta steg är detsamma som steg 5 i föregående procedur.

Referenser

Castro S., JM (2013). Procedurhandbok för beredning av lösningar i vattenkarakterisering och kvalitetslaboratorier och drift av vattenreningsverk. Hämtad från https://www.repositoriodigital.ipn.mx/bitstream/123456789/26030/1/PREPARACION%20DE%20SOLUCIONES%20%28bueno%29.pdf

Pico L., X. (nd). Standardisering av titreringslösningar. Hämtad från https://xavierpicolozano.files.wordpress.com/2017/03/estandarizacion.pdf

Ramirez S., MT, & Guzmán H., DS (2017). Natriumhydroxid (NaOH) 1 M standardisering. Hämtad från 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:e upplagan). Boston, Massachusetts: Cengage Learning.