Tabla de Contenidos
Các dung dịch natri hydroxit là một trong những dung dịch được sử dụng rộng rãi nhất trong các loại phòng thí nghiệm khác nhau, từ hóa học đến sinh học và hóa sinh, chỉ kể tên một số. Các dung dịch của chất tan này ở các nồng độ khác nhau được sử dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau, từ thuốc thử hóa học để tổng hợp hữu cơ, chất chuẩn độ trong chuẩn độ axit-bazơ, đến điều chế và điều chỉnh độ pH của các dung dịch đệm khác nhau.
Mỗi ứng dụng yêu cầu một mức độ tập trung khác nhau. Tương tự như vậy, ngay cả trong những trường hợp sử dụng các dung dịch có nồng độ tương tự, có những trường hợp cần biết trước nồng độ này rất chính xác, trong khi những trường hợp khác chỉ cần biết nồng độ gần đúng.
Điều này có nghĩa là việc chuẩn bị dung dịch natri hydroxit không phải là vấn đề đơn giản của việc cân và hòa tan chất tan. Tùy thuộc vào ứng dụng, các biện pháp chăm sóc khác nhau sẽ được yêu cầu. Ngoài ra, trong một số trường hợp, dung dịch natri hydroxit có thể được điều chế trực tiếp từ chất tan rắn, nhưng trong các trường hợp khác, việc chuẩn bị chúng bằng cách pha loãng dung dịch ban đầu đậm đặc hơn sẽ thuận tiện hơn.
Hãy bắt đầu bằng cách khám phá cách tạo dung dịch natri hydroxit từ thuốc thử rắn.
Chuẩn bị dung dịch natri hydroxit từ thuốc thử rắn
Cách phổ biến nhất để chuẩn bị dung dịch natri hydroxit là hòa tan thuốc thử ở trạng thái rắn và sau đó pha loãng đến thể tích cuối cùng mong muốn. Có hai tình huống khác nhau đòi hỏi các thủ tục khác nhau tại thời điểm chuẩn bị giải pháp.
Giải pháp nồng độ gần đúng
Trong nhiều tình huống, chúng ta chỉ cần chuẩn bị các dung dịch có nồng độ gần đúng. Ví dụ, khi chúng ta cần một dung dịch đậm đặc để sử dụng nó làm chất xúc tác trong phản ứng thủy phân, hoặc khi chúng ta cần một dung dịch để trung hòa một axit yếu trong quá trình điều chế dung dịch đệm.
Trong những trường hợp này, không cần thiết phải thận trọng hoặc thận trọng quá mức khi cân hoặc chuẩn bị dung dịch. Các vật liệu cần thiết để chuẩn bị là:
- Một cốc có kích thước phù hợp (nên có thể tích tương đương với lượng dung dịch cần chuẩn bị).
- Bình Định mức.
- Phép cân bằng.
- thìa.
- Một chất cân hoặc, nếu không, giấy để cân.
- Piseta (bình rửa).
- que khuấy.
- Ống khói.
Chuẩn bị dung dịch
- Bước 1: Cân natri hydroxit.
Dùng cân hoặc một mảnh giấy và cân phân tích, cân một lượng natri hydroxit thích hợp. Điều này thường được tìm thấy ở dạng ngọc trai trắng với các mức độ tinh khiết khác nhau. Nếu việc đạt được nồng độ chính xác là không quan trọng, thì không cần quan tâm đặc biệt khi cân thuốc thử.
Tương tự như vậy, ngay cả trong những trường hợp cần biết nồng độ chính xác của dung dịch thu được, việc cân natri hydroxit một cách đặc biệt cũng không hữu ích vì thuốc thử này có xu hướng phản ứng với carbon dioxide trong không khí và bị nhiễm bẩn với carbon dioxide. natri cacbonat, vì vậy khối lượng mà chúng ta cân của thuốc thử này sẽ luôn là một giá trị gần đúng.
Khối lượng natri hydroxit cần cân phụ thuộc vào nồng độ của dung dịch được chuẩn bị và tổng thể tích của dung dịch cuối cùng. Bảng sau đây cho biết khối lượng natri hydroxit phải được cân để chuẩn bị các thể tích dung dịch NaOH khác nhau ở các nồng độ khác nhau được biểu thị bằng cả nồng độ mol, nồng độ chuẩn và phần trăm m/V.
| Nồng độ (M hoặc N) | %m/V | Thể tích dung dịch (mL) | Khối lượng NaOH (g) |
| 0,1 | 0,4 | 100 | 0,40 |
| 0,1 | 0,4 | 200 | 0,80 |
| 0,1 | 0,4 | 250 | 1,00 |
| 0,1 | 0,4 | 400 | 1,60 |
| 0,1 | 0,4 | 500 | 2,00 |
| 0,1 | 0,4 | 1.000 | 4,00 |
| 0,1 | 0,4 | 2.000 | 8,00 |
| 0,2 | 0,8 | 100 | 0,80 |
| 0,2 | 0,8 | 200 | 1,60 |
| 0,2 | 0,8 | 250 | 2,00 |
| 0,2 | 0,8 | 400 | 3,20 |
| 0,2 | 0,8 | 500 | 4,00 |
| 0,2 | 0,8 | 1.000 | 8,00 |
| 0,2 | 0,8 | 2.000 | 16.00 |
| 0,5 | 2.0 | 100 | 2,00 |
| 0,5 | 2.0 | 200 | 4,00 |
| 0,5 | 2.0 | 250 | 5,00 |
| 0,5 | 2.0 | 400 | 8,00 |
| 0,5 | 2.0 | 500 | 10.00 |
| 0,5 | 2.0 | 1.000 | 20.00 |
| 0,5 | 2.0 | 2.000 | 40.00 |
| 1.0 | 4.0 | 100 | 4,00 |
| 1.0 | 4.0 | 200 | 8,00 |
| 1.0 | 4.0 | 250 | 10.00 |
| 1.0 | 4.0 | 400 | 16.00 |
| 1.0 | 4.0 | 500 | 20.00 |
| 1.0 | 4.0 | 1.000 | 40.00 |
| 1.0 | 4.0 | 2.000 | 80.00 |
- Bước 2: Chuyển thuốc thử vào cốc và hòa tan trong nước cất.
Tùy thuộc vào lượng dung dịch được tạo thành và tổng khối lượng NaOH cần cân, thuận tiện để hòa tan thuốc thử trong cốc trước khi chuyển dung dịch vào bình định mức trong đó dung dịch cuối cùng sẽ được tạo ra.
Dù sử dụng cân hay giấy cân, thuốc thử được chuyển vào cốc có mỏ chứa một lượng nước xấp xỉ một nửa thể tích dung dịch cần chuẩn bị. Bất kỳ phần còn lại nào còn dính vào vật nặng hoặc giấy đều được kéo bằng bồn rửa.
Sau đó, sử dụng thanh khuấy, dung dịch được khuấy cho đến khi tất cả chất rắn được hòa tan hoàn toàn.
LƯU Ý: Phản ứng hòa tan NaOH rất tỏa nhiệt, vì vậy thông thường nó sẽ nóng lên đáng kể trong quá trình hòa tan. Nên thực hiện quá trình này trong bể nước đá để hấp thụ nhiệt tỏa ra và do đó tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình hòa tan.
- Bước 3: Chuyển vào bình định mức.
Sau khi tất cả chất rắn được hòa tan, lượng chứa trong cốc được chuyển vào bình qua phễu, kéo theo bất kỳ dung dịch còn lại nào với sự trợ giúp của vòi.
- Bước 4: Pha loãng bằng nước cất
Khi tất cả lượng chứa trong cốc đã được chuyển hết, tiếp tục thêm nước cho đến khi đầy bình cách vạch định mức một hoặc hai centimet. Nên để yên bình trong vài phút để đảm bảo rằng cả bình và lượng chứa trong bình đều đạt trạng thái cân bằng nhiệt. Cuối cùng, nó đã hoàn thành việc lấp đầy đến vạch dung lượng bằng cách sử dụng piseta.
- Bước 5: Đậy nắp và lắc.
Khi đã lấy hết bình, đậy nút và sau đó lắc nhẹ, đảo chiều và làm thẳng bình sao cho tất cả các chất bên trong được trộn đều và thu được dung dịch đồng nhất.
dung dịch có nồng độ chính xác
Bất kể việc chuẩn bị dung dịch theo quy trình trên được cẩn thận đến mức nào và cho dù natri hydroxit được cân chính xác đến đâu, thì nồng độ thực tế của dung dịch sẽ không bao giờ chính xác bằng nồng độ danh nghĩa được chuẩn bị. Tuy nhiên, trong nhiều trường hợp, cần phải biết nồng độ chính xác của dung dịch mới chuẩn bị, chẳng hạn như khi dung dịch nói trên được sử dụng làm chất chuẩn độ trong phép chuẩn độ axit-bazơ.
Nếu trường hợp này xảy ra, dung dịch mới chuẩn bị phải được chuẩn hóa hoặc chuẩn hóa bằng phương pháp chuẩn độ axit-bazơ của chất chuẩn đầu thích hợp. Chất chuẩn chính là chất có độ tinh khiết và ổn định cao, phản ứng nhanh và định lượng với chất khác và có thể được sử dụng làm chất chuẩn để xác định nồng độ thực của dung dịch.
Có một số tiêu chuẩn chính có thể được sử dụng để chuẩn hóa dung dịch NaOH, nhưng phổ biến nhất là kali hydro phthalate hoặc kali biphthalate.
Chuẩn hóa bằng kali biphthalate
Quy trình được mô tả ở đây bao gồm việc chuẩn hóa dung dịch natri hydroxit có nồng độ xấp xỉ 0,1 N (hoặc mol). Để chuẩn hóa bất kỳ dung dịch nào khác, có thể điều chỉnh khối lượng chất chuẩn chính đã được cân hoặc có thể pha loãng natri hydroxit trước đến nồng độ 0,1 N.
Quy trình bao gồm cân chính xác một khối lượng khoảng 0,5 g kali biphthalate và sau đó hòa tan nó trong lọ hoặc bình Erlenmeyer trong 25 mL nước cất. Thêm vài giọt chất chỉ thị phenolphtalein và dung dịch sau đó được chuẩn độ bằng dung dịch NaOH.
Khi đạt đến điểm cuối, thể tích chất chuẩn độ được ghi lại và công thức sau đây được áp dụng để xác định nồng độ thực tế của natri hydroxit:
Trong phương trình trên, khối lượng kali biphtalat phải được tính bằng gam và thể tích chất chuẩn độ (từ NaOH) tính bằng mililit.
Ví dụ: nếu cân 0,4958 g kali biphtalat và chuẩn độ tiêu tốn 24,35 mL NaOH, điều đó có nghĩa là nồng độ NaOH thực tế là 0,0997 N.
Chuẩn hóa bằng axit benzoic
Quá trình chuẩn hóa với axit benzoic được thực hiện theo cách tương tự như với kali biphthalate, với điểm khác biệt duy nhất là khoảng 0,3 g axit benzoic được cân chính xác thay vì 0,5 g như trong trường hợp chuẩn hóa trước. Trong trường hợp này, công thức xác định nồng độ NaOH thực tế là:
Chuẩn bị dung dịch natri hydroxit bằng cách pha loãng
Một cách phổ biến khác để chuẩn bị dung dịch NaOH là pha loãng các dung dịch đậm đặc hơn. Trong phòng thí nghiệm, người ta thường chuẩn bị dung dịch gốc đậm đặc để pha loãng các dung dịch khác nhau khi cần. Dung dịch ban đầu thường có nồng độ 1 mol hoặc 1 thường, hoặc nồng độ tương tự.
Trong những trường hợp cần chuẩn bị các dung dịch loãng hơn nhiều như 0,01 N hoặc 0,001 N (rất thường xuyên), các pha loãng nối tiếp thường được chuẩn bị (nghĩa là pha loãng đầu tiên được chuẩn bị, sau đó pha loãng thêm và sau đó cái kia được pha loãng thêm, v.v.).
Để thực hiện pha loãng bạn cần:
- Một quả bóng thể tích có công suất phù hợp.
- Một cái cốc.
- Một pipet thể tích có dung tích thích hợp.
- Một chân.
Thủ tục rất đơn giản:
- Bước 1: Đổ một ít dung dịch cô đặc vào cốc thủy tinh khô, sạch.
Điều quan trọng là không bao giờ được chiết trực tiếp từ thùng chứa dung dịch gốc, vì điều này có thể làm nhiễm bẩn và làm hỏng toàn bộ lô.
- Bước 2: Với pipet định mức, đo thể tích dung dịch gốc cần thiết.
Cần cẩn thận để đổ đầy pipet đến vạch bằng cách giữ thẳng đứng và đảm bảo không còn bọt khí.
Lượng dung dịch cần đo và pipet định mức được sử dụng phụ thuộc vào lượng dung dịch được chuẩn bị cũng như các lần phối hợp ban đầu và cuối cùng.
- Bước 3: Chuyển dung dịch cô đặc vào bình định mức khô, sạch và định mức đến vạch.
Bước này chỉ đơn giản bao gồm chuyển dung dịch đậm đặc vào bóng bay và sau đó pha loãng dung dịch với nước tinh khiết bằng chai.
- Bước 5: Đậy nắp và lắc.
Bước này giống như bước 5 của quy trình trước.
Người giới thiệu
Castro S., JM (2013). Sổ tay quy trình chuẩn bị dung dịch trong phòng thí nghiệm đặc tính và chất lượng nước và vận hành nhà máy xử lý nước. Lấy từ https://www.repositoriodigital.ipn.mx/bitstream/123456789/26030/1/PREPARACION%20DE%20SOLUCIONES%20%28bueno%29.pdf
Pico L., X. (nd). Chuẩn hóa dung dịch chuẩn độ. Lấy từ https://xavierpicolozano.files.wordpress.com/2017/03/estandarizacion.pdf
Ramirez S., MT, & Guzmán H., DS (2017). Tiêu chuẩn hóa Natri Hydroxide (NaOH) 1 M. Lấy từ 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). Nguyên tắc cơ bản của hóa học phân tích (tái bản lần thứ 9). Boston, Massachusetts: Cengage Learning.
