محلول استاندارد چیست ؟

محلول استاندارد یکی از اصلی ترین مواردی است که در آزمایشگاه ها به خصوص آزمایشگاه های شیمی کاربرد دارد. با استفاده از محلول استاندارد می‌توان غلظت عناصر مجهول را در یک محلول تشخیص داد. در این مطلب از وبسایت نور صنعت فردوس قصد داریم به معرفی محلول استاندارد و موارد مربوط به آن بپردازیم.

تعریف محلول استاندارد

یکی از مهم ترین کارهایی که در آزمایشگاه های شیمی انجام می‌شود، تعیین غلظت محلول های مجهول است. برای این کار از موادی که محلول استاندارد نام دارند، استفاده می‌شود. در واقع محلول استاندارد، غلظت دقیق یک عنصر مجهول در محلول را مشخص میکند.

محلول استاندارد با استفاده از ماده استاندارد اولیه که ماده ای بسیار خالص و پایدار و بدون آب می باشد تهیه شده است. همچنین هیچگونه ناخالصی نباید در آن وجود داشته باشد.

غلظت محلول‌های استاندارد به‌طور معمول با واحد مول در لیتر (مول / L، اغلب با M برای مخفف مولاریته)، مول در هر دسیمتر مکعب (مول / DM 3، (kilomoles در هر متر مکعب (kmol / متر 3 ) بیان شده است.

محلول های استاندارد اولیه و ثانویه

محلول های خود به دو نوع اولیه و ثانویه تقسیم میشوند. محلولهای استاندارد اولیه از مواد اولیه استاندارد ساخته شده اند. این محلول ها می توانند درگیر واکنش های شیمیایی شوند. بنابراین، می توان از این معرف ها برای تعیین غلظت نا مشخص یک محلول که در یک واکنش شیمیایی خاص شرکت کرده است استفاده نمود.

استاندارد های ثانویه از مواد استاندارد ثانویه ساخته می شوند. قبل از استفاده از آنها، غلظت این محلول ها را باید با استفاده از استانداردهای اولیه مشخص نمود.

یکی از تفاوت های اصلی بین محلول های استاندارد اولیه و ثانویه در اینست که استاندارد اولیه از خلوص بالا (۹/۹۹ درصد) ولی واکنش پذیری کمتری برخوردار می باشد. در حالیکه استاندارد ثانویه از خلوص کمتر و واکنش پذیری بالاتری برخوردار است.

توجه داشته باشید که به دلیل واکنش پذیری پایین، محلولهای استاندارد اولیه کمتر و به ندرت آلوده می شوند. در حالیکه محلول های استاندارد ثانویه بسیار واکنش پذیر بوده به راحتی آلوده می شوند. بنابراین، قبل از استفاده از محلول های ثانویه، باید آنها را استاندارد سازی نماییم.

نحوه تهیه محلول های استاندارد

برای تهیه یک محلول استاندارد، میزان مشخصی از ماده مورد نظر را به وسیله ترازو آزمایشگاهی با دقت وزن کرده و سپس به یک بطری حجمی منتقل می ‌گردد. به آن حلال اضافه کرده و بعد از حل شدن ماده استاندارد در آن به حجم می رسانند. در واقع یک استاندارد ساده با رقیق کردن یک عنصر یا یک ماده در حلالی که با آن واکنش می‌ دهد، بدست می‌آید.

در این محلول ها رابطه بین مقدار ماده حل‌ شده و محلول و یا رابطه بین مقدار ماده حل‌ شده و حلال معلوم و مشخص می باشد. در نتیجه با معلوم بودن مقدار ماده حل‌ شده و میزان حلال تشکیل دهنده محلول، می توان غلظت محلول را مشخص کرد. توجه داشته باشید که برای بیان غلظت از روش‌ های گوناگون بهره می برند. بنابراین، این محلولها را بر اساس غلظت بیان می‌ کنند.

برای انتقال مایعات و محلول ها نیز میتوان از سمپلر استفاده کرد.

خواص و ویژگی ‌های محلول های استاندارد

• محلولی را می توان به عنوان یک استاندارد اولیه بکار برد که دارای خواص و ویژگی های زیر باشد.
• غلظت آن در طول زمان ثابت باقی بماند و پایدار باشد. در واقع در مقابل عوامل محیطی و مواد داخل آزمایشگاه حساس نبوده و در واکنشی شرکت نکند. به عنوان مثال، جاذب رطوبت و یا فرار نباشد. از طرفی دیگر، در برابر هوا پایدار باشد و قابلیت جذب گاز CO۲ را نداشته باشد.
• ماده ای خالص باشد. در واقع درجه خلوص بالا و مشخص داشته باشد.
• ماده مورد نظر جامد باشد. همچنین فرمول شیمیایی آن با ترکیب مطابقت داشته باشد.
• وزن فرمولی بالایی داشته باشد، در نتیجه میزان خطای توزین به حداقل می رسد.
• سرعت واکنش آن با آنالیت باید نسبتا سریع باشد، تا پس از اضافه کردن محلول استاندارد مدت انتظار و دستیابی به نتیجه به حداقل برسد.
• واکنش بین محلول استاندارد و آنالیت مورد نظر باید به طور کامل انجام شود و واکنشی منطقی باشد. علاوه بر آن، باید بتوانید استوکیومتری واکنش مورد نظر را کامل و با نسبت مشخص نوشت.
• در حلال محیط تیتراسیون حل شده و محلول باشد.
• تا جایی که امکان دارد خاصیت انتخاب گر داشته باشد.
• باید بتوانید با کمک روشی نقطه پایانی (زمانیکه تمام آنالیت با تیترانت واکنش داده است) را مشخص کنید.

تعیین غلظت مجهول به چه صورتی انجام می‌شود ؟

برای مثال، فرض نمایید که می خواهید غلظت یک اسید مجهول را مشخص نمایید. برای اینکار می توانید از یک محلول بازی که غلظت آن را دقیقا می دانید استفاده نمایید. روش این کار نیز به این صورت است که باز را قطره قطره اضافه نمایید تا با با هم واکنش دهند و خنثی شوند. هنگامی که دیگر اسید باقی نماند و همه ی آن با باز واکنش داد به نقطه تعادل رسیده است و در آن نقطه با توجه به مقدار بازی که برای خنثی سازی استفاده نموده اید می توانید غلظت اسید موجود را بدست آورید.

برای تشخیص اسیدی و یا بازی بودن یک محلول می‌توان از دستگاه ph متر استفاده کرد.

همچنین توصیه میشود، انجام این آزمایش در زیر هود شیمیایی صورت گیرد.

روش تعیین غلظت مجهول

به عنوان مثال، فرض کنید که می خواهیم غلظت یک اسید مجهول را مشخص کنیم. برای اینکار، می توانیم از یک محلول بازی که غلظت آن را دقیقا می دانیم، استفاده کنیم. روش انجام آن به این صورت است که باز را قطره قطره به اسید اضافه می کنیم تا با یکدیگر واکنش داده و خنثی شوند. زمانی که دیگر اسیدی باقی نمانده باشد و تمام آن با باز واکنش داده باشد، به نقطه تعادل رسیده ایم. در آن نقطه با توجه به مقدار بازی که مصرف کرده ایم، می توانیم مقدار اسید موجود را بدست آوریم.