วิธีเตรียมสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์

สารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์เป็นสารละลายที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในห้องปฏิบัติการประเภทต่างๆ ตั้งแต่เคมี ชีววิทยา และชีวเคมี เป็นต้น สารละลายของตัวถูกละลายนี้ที่ความเข้มข้นต่างกันถูกนำไปใช้งานที่หลากหลาย ตั้งแต่รีเอเจนต์เคมีสำหรับการสังเคราะห์สารอินทรีย์ สารไทเทรตในการไทเทรตกรด-เบส ไปจนถึงการเตรียมและการปรับค่า pH ของสารละลายบัฟเฟอร์ต่างๆ

การใช้งานแต่ละครั้งต้องการระดับความเข้มข้นที่แตกต่างกัน ในทำนองเดียวกัน แม้ในกรณีที่ใช้สารละลายที่มีความเข้มข้นใกล้เคียงกัน ก็ยังมีบางกรณีที่จำเป็นต้องทราบความเข้มข้นนี้อย่างแม่นยำล่วงหน้า ในขณะที่ในกรณีอื่น ๆ จำเป็นต้องรู้เพียงความเข้มข้นโดยประมาณเท่านั้น

ซึ่งหมายความว่าการเตรียมสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ไม่ใช่เรื่องง่ายๆ ในการชั่งน้ำหนักและการละลายตัวถูกละลาย ขึ้นอยู่กับการใช้งาน จะต้องมีการดูแลที่แตกต่างกันไป นอกจากนี้ ในบางกรณีสามารถเตรียมสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ได้โดยตรงจากตัวถูกละลายที่เป็นของแข็ง แต่ในกรณีอื่นๆ จะสะดวกกว่าในการเตรียมโดยการเจือจางสารละลายตั้งต้นที่เข้มข้นกว่า

เริ่มจากการสำรวจวิธีทำสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์จากตัวทำปฏิกิริยาที่เป็นของแข็ง

การเตรียมสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์จากตัวทำปฏิกิริยาที่เป็นของแข็ง

วิธีทั่วไปในการเตรียมสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์คือการละลายตัวทำปฏิกิริยาในสถานะของแข็ง จากนั้นจึงเจือจางจนได้ปริมาตรสุดท้ายที่ต้องการ มีสองสถานการณ์ที่แตกต่างกันซึ่งต้องใช้ขั้นตอนที่แตกต่างกันในขณะที่เตรียมโซลูชัน

สารละลายความเข้มข้นโดยประมาณ

ในหลาย ๆ สถานการณ์ เราจำเป็นต้องเตรียมสารละลายที่มีความเข้มข้นโดยประมาณเท่านั้น ตัวอย่างเช่น เมื่อเราต้องการสารละลายเข้มข้นเพื่อใช้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาในปฏิกิริยาไฮโดรไลซิส หรือเมื่อเราต้องการสารละลายเพื่อทำให้กรดอ่อนเป็นกลางในการเตรียมสารละลายบัฟเฟอร์

ในกรณีเหล่านี้ ไม่จำเป็นต้องใช้ความระมัดระวังหรือการดูแลมากเกินไปเมื่อชั่งน้ำหนักหรือเตรียมสารละลาย วัสดุที่จำเป็นสำหรับการเตรียมคือ:

• บีกเกอร์ขนาดพอเหมาะ (ควรมีปริมาตรเท่ากับปริมาณสารละลายที่ต้องเตรียม)
• กระติกน้ำวัดปริมาตร.
• เครื่องชั่งวิเคราะห์
• ไม้พาย
• สารชั่งน้ำหนักหรือไม่ก็กระดาษสำหรับชั่งน้ำหนัก
• Piseta (ขวดล้าง)
• แกนกวน.
• ช่องทาง

การเตรียมสารละลาย

• ขั้นตอนที่ 1:ชั่งน้ำหนักโซเดียมไฮดรอกไซด์

การใช้เครื่องชั่งน้ำหนักหรือกระดาษในการชั่งน้ำหนักและเครื่องชั่งวิเคราะห์ จะทำการชั่งน้ำหนักโซเดียมไฮดรอกไซด์ในปริมาณที่เหมาะสม ซึ่งมักพบในรูปของไข่มุกสีขาวที่มีระดับความบริสุทธิ์ต่างกัน หากการได้รับความเข้มข้นที่แน่นอนไม่สำคัญ ก็ไม่จำเป็นต้องดูแลเป็นพิเศษเมื่อทำการชั่งน้ำหนักรีเอเจนต์

ในทำนองเดียวกันแม้ในกรณีที่จำเป็นต้องทราบความเข้มข้นที่แน่นอนของสารละลายที่เป็นผลลัพธ์ ก็ไม่มีประโยชน์ที่จะชั่งน้ำหนักโซเดียมไฮดรอกไซด์ด้วยความระมัดระวังเป็นพิเศษ เนื่องจากรีเอเจนต์นี้มีแนวโน้มที่จะทำปฏิกิริยากับคาร์บอนไดออกไซด์ในอากาศและปนเปื้อนด้วย โซเดียมคาร์บอเนต ดังนั้น มวลที่เราชั่งน้ำหนักของสารทำปฏิกิริยานี้จะมีค่าประมาณเสมอ

มวลของโซเดียมไฮดรอกไซด์ที่จะชั่งน้ำหนักขึ้นอยู่กับทั้งความเข้มข้นของสารละลายที่ต้องเตรียมและปริมาตรรวมของสารละลายขั้นสุดท้าย ตารางต่อไปนี้แสดงมวลของโซเดียมไฮดรอกไซด์ที่ต้องชั่งน้ำหนักเพื่อเตรียมสารละลาย NaOH ในปริมาตรต่างๆ ที่ความเข้มข้นต่างกัน โดยแสดงเป็นโมลาริตี ความปกติ และเปอร์เซ็นต์ m/V

• ขั้นตอนที่ 2:ถ่ายโอนตัวทำปฏิกิริยาไปยังบีกเกอร์และละลายในน้ำกลั่น

ขึ้นอยู่กับปริมาณของสารละลายที่จะผลิตและมวลรวมของ NaOH ที่จะชั่งน้ำหนัก การละลายรีเอเจนต์ในบีกเกอร์จะสะดวกก่อนที่จะย้ายสารละลายไปยังขวดวัดปริมาตรที่จะทำสารละลายขั้นสุดท้าย

ไม่ว่าจะใช้เครื่องชั่งหรือกระดาษชั่งน้ำหนัก รีเอเจนต์จะถูกถ่ายโอนไปยังบีกเกอร์ที่มีปริมาตรน้ำประมาณครึ่งหนึ่งของปริมาตรสารละลายที่จะเตรียม สิ่งที่เหลืออยู่ที่ติดกับน้ำหนักหรือกระดาษจะถูกลากด้วยความช่วยเหลือของอ่างล้างจาน

จากนั้นใช้แท่งคน สารละลายจะกวนจนกว่าของแข็งทั้งหมดจะละลายหมด

หมายเหตุ:ปฏิกิริยาการละลายของ NaOH นั้นคายความร้อนมาก ดังนั้นจึงเป็นเรื่องปกติที่จะเกิดความร้อนขึ้นอย่างมากในระหว่างกระบวนการละลาย แนะนำให้ทำกระบวนการนี้ในอ่างน้ำแข็งเพื่อดูดซับความร้อนที่ปล่อยออกมาและทำให้กระบวนการละลายง่ายขึ้น

• ขั้นตอนที่ 3:ถ่ายโอนไปยังขวดวัดปริมาตร

เมื่อของแข็งละลายหมดแล้ว เนื้อหาในบีกเกอร์จะถูกถ่ายโอนไปยังขวดแก้วผ่านช่องทาง ลากสารละลายที่เหลือด้วยความช่วยเหลือของพวยกา

• ขั้นตอนที่ 4:เจือจางด้วยน้ำกลั่น

เมื่อถ่ายโอนเนื้อหาทั้งหมดของบีกเกอร์แล้ว ให้เติมน้ำต่อไปจนกว่าขวดจะเต็มต่ำกว่าเครื่องหมายมาตรวัดหนึ่งหรือสองเซนติเมตร ขอแนะนำให้วางขวดไว้สักสองสามนาทีเพื่อให้แน่ใจว่าทั้งตัวกระติกน้ำและสิ่งที่อยู่ในขวดจะเข้าสู่สภาวะสมดุลทางความร้อน ในที่สุด ก็เสร็จสิ้นการบรรจุจนถึงเครื่องหมายความจุโดยใช้ piseta

• ขั้นตอนที่ 5:ปิดฝาและเขย่า

เมื่อถึงขวดแก้วแล้ว ให้วางจุกปิดขวดแล้วเขย่าเบา ๆ คว่ำและยืดขวดให้ตรงในลักษณะที่ส่วนผสมทั้งหมดเข้ากันดีและได้สารละลายที่เป็นเนื้อเดียวกัน

สารละลายที่มีความเข้มข้นแน่นอน

ไม่ว่าจะใช้ความระมัดระวังมากแค่ไหนในการเตรียมสารละลายโดยใช้ขั้นตอนข้างต้น และไม่ว่าจะชั่งน้ำหนักโซเดียมไฮดรอกไซด์อย่างถูกต้องแม่นยำเพียงใด ความเข้มข้นที่แท้จริงของสารละลายจะไม่เท่ากับความเข้มข้นเล็กน้อยที่กำลังเตรียม อย่างไรก็ตาม ในหลายกรณี จำเป็นต้องทราบความเข้มข้นที่แน่นอนของสารละลายที่เตรียมขึ้นใหม่ เช่น เมื่อสารละลายดังกล่าวถูกใช้เป็นสารไทเทรตในการไทเทรตกรด-เบส

ในกรณีนี้ สารละลายที่เตรียมขึ้นใหม่ควรได้รับการทำให้เป็นมาตรฐานหรือทำให้เป็นมาตรฐานโดยวิธีการไทเทรตกรด-เบสของมาตรฐานปฐมภูมิที่เหมาะสม มาตรฐานปฐมภูมิคือสารที่มีความบริสุทธิ์และความเสถียรสูง ซึ่งทำปฏิกิริยาอย่างรวดเร็วและเชิงปริมาณกับสารอื่น และสามารถใช้เป็นมาตรฐานสำหรับการกำหนดความเข้มข้นที่แท้จริงของสารละลาย

มีมาตรฐานหลักหลายประการที่สามารถใช้เพื่อกำหนดมาตรฐานของสารละลาย NaOH แต่ที่พบมากที่สุดคือโพแทสเซียมไฮโดรเจนพทาเลตหรือโพแทสเซียมไบพทาเลต

การปรับมาตรฐานด้วยโพแทสเซียมไบฟทาเลต

ขั้นตอนที่อธิบายไว้ในที่นี้ประกอบด้วยการกำหนดมาตรฐานของสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ที่มีความเข้มข้นประมาณ 0.1 นิวตัน (หรือโมลาร์) เพื่อทำให้สารละลายอื่นๆ เป็นมาตรฐาน สามารถปรับมวลมาตรฐานปฐมภูมิที่ถ่วงน้ำหนักได้ หรือโซเดียมไฮดรอกไซด์สามารถเจือจางได้ที่ความเข้มข้น 0.1 N ก่อน

ขั้นตอนประกอบด้วยการชั่งน้ำหนักโพแทสเซียมไบฟทาเลตประมาณ 0.5 กรัมอย่างแม่นยำ จากนั้นละลายในขวดแก้วหรือขวดแก้วรูปเออร์เลนเมเยอร์ในน้ำกลั่น 25 มล. เติมอินดิเคเตอร์ฟีนอล์ฟทาลีนสองสามหยด จากนั้นสารละลายจะถูกไทเทรตโดยใช้สารละลาย NaOH

เมื่อถึงจุดสิ้นสุด ปริมาตรของไตแตรนต์จะถูกบันทึกและใช้สูตรต่อไปนี้เพื่อกำหนดความเข้มข้นที่แท้จริงของโซเดียมไฮดรอกไซด์:

ในสมการข้างต้น ควรใส่มวลของโพแทสเซียมไบฟทาเลตเป็นกรัมและปริมาตรของไตแตรนต์ (จาก NaOH) เป็นมิลลิลิตร

ตัวอย่างเช่น หากชั่งน้ำหนักโพแทสเซียมไบฟทาเลต 0.4958 กรัม และการไตเตรทใช้ NaOH ไป 24.35 มล. หมายความว่าความเข้มข้นของ NaOH ที่แท้จริงคือ 0.0997 N

การกำหนดมาตรฐานด้วยกรดเบนโซอิก

การกำหนดมาตรฐานด้วยกรดเบนโซอิกนั้นดำเนินการในลักษณะเดียวกับโพแทสเซียมไบฟทาเลตโดยมีความแตกต่างเพียงอย่างเดียวที่ชั่งน้ำหนักกรดเบนโซอิกประมาณ 0.3 กรัมแทน 0.5 กรัมในกรณีสุดท้าย ในกรณีนี้ สูตรเพื่อหาความเข้มข้นของ NaOH ที่แท้จริงคือ:

การเตรียมสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์โดยการเจือจาง

วิธีอื่นที่ใช้กันทั่วไปในการเตรียมสารละลาย NaOH คือการเจือจางสารละลายที่มีความเข้มข้นมากขึ้น ในห้องปฏิบัติการ เป็นเรื่องปกติมากที่จะเตรียมสารละลายสต็อกที่มีความเข้มข้นซึ่งมีการเจือจางต่างๆ กันตามต้องการ สารละลายดั้งเดิมมักมีความเข้มข้น 1 โมลาร์หรือ 1 โมลาร์หรือความเข้มข้นใกล้เคียงกัน

ในกรณีที่จำเป็นต้องเตรียมสารละลายเจือจางมากขึ้น เช่น 0.01 N หรือ 0.001 N (ซึ่งบ่อยมาก) มักจะเตรียมการเจือจางแบบอนุกรม (นั่นคือ เตรียมการเจือจางครั้งแรก จากนั้นจึงเจือจางมากขึ้นและจากนั้น อีกอันจะเจือจางต่อไป เป็นต้น)

ในการเจือจางคุณต้อง:

• ลูกบอลวัดปริมาตรที่มีความจุเพียงพอ
• บีกเกอร์
• ปิเปตปริมาตรที่มีความจุที่เหมาะสม
• เท้าข้างหนึ่ง.

ขั้นตอนนั้นง่ายมาก:

• ขั้นตอนที่ 1:เทสารละลายเข้มข้นลงในบีกเกอร์ที่สะอาดและแห้ง

สิ่งสำคัญคือต้องไม่แบ่งส่วนออกจากภาชนะบรรจุสารละลายสต็อกโดยตรง เนื่องจากอาจทำให้ปนเปื้อนและทำลายทั้งชุดได้

• ขั้นตอนที่ 2:ใช้ปิเปตวัดปริมาตร วัดปริมาตรที่ต้องการของสารละลายสต็อก

ควรใช้ความระมัดระวังในการเติมปิเปตให้ได้เครื่องหมายโดยตั้งปิเปตให้ตั้งตรงและตรวจดูให้แน่ใจว่าไม่มีฟองอากาศหลงเหลืออยู่

ปริมาณของสารละลายที่จะวัดและปิเปตวัดปริมาตรที่จะใช้นั้นขึ้นอยู่กับปริมาณของสารละลายที่ต้องเตรียมและการรวมเข้าด้วยกันครั้งแรกและครั้งสุดท้าย

• ขั้นตอนที่ 3:ถ่ายโอนสารละลายเข้มข้นไปยังขวดปริมาตรที่สะอาดและแห้ง แล้วทำเครื่องหมาย

ขั้นตอนนี้ประกอบด้วยการถ่ายสารละลายเข้มข้นลงในบอลลูน จากนั้นใช้ขวดเจือจางสารละลายด้วยน้ำบริสุทธิ์

• ขั้นตอนที่ 5:ปิดฝาและเขย่า

ขั้นตอนนี้เหมือนกับขั้นตอนที่ 5 ของขั้นตอนก่อนหน้า

อ้างอิง

คาสโตรเอส., JM (2013). คู่มือขั้นตอนการเตรียมสารละลายในห้องปฏิบัติการวิเคราะห์ลักษณะและคุณภาพน้ำและการทำงานของโรงบำบัดน้ำ ดึงข้อมูลมาจาก

Pico L., X. (น.). การกำหนดมาตรฐานของสารละลายสำหรับการไทเทรต สืบค้นจากhttps://xavierpicolozano.files.wordpress.com/2017/03/estandarizacion.pdf

Ramirez S., MT และ Guzmán H., DS (2017) การกำหนดมาตรฐานโซเดียมไฮดรอกไซด์ (NaOH) 1 M สืบค้นจากhttps://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) ความรู้พื้นฐานเคมีวิเคราะห์ (พิมพ์ครั้งที่ 9). บอสตัน แมสซาชูเซตส์: Cengage Learning