حتما شما نیز دوست دارید بدانید تعریف محلول استاندارد چیست؟ انواع آن کدامند و هر یک چه ویژگی هایی دارند؟ ساخت محلول استاندارد از جامد یا با استفاده از غلظت محلول چگونه انجام می شود؟ چرا نمی توان یک استاندارد ثانویه را مستقیماً ساخت؟ منحنی کالیبراسیون چیست؟ ….

پس اگر به دنبال یافتن پاسخ این سوالات هستید به هیچ وجه این مقاله را از دست ندهید!

تعریف محلول استاندارد چیست؟

در شیمی تجزیه، محلول استاندارد (تیترانت یا تیتراتور) محلولی است که حاوی غلظت دقیق و مشخصی باشد. محلول‌های استاندارد معمولاً با حل کردن یک محلول با جرم شناخته شده در یک حلال با حجم دقیق یا با رقیق کردن محلولی با غلظت مشخص با حلال تهیه می‌شوند.

در واقع محلول استاندارد محلولی است که غلظت آن به طور دقیق مشخص باشد. این محلول‌ها در تیتراسیون به‌منظور اندازه گیری غلظت ناشناخته یک ماده استفاده می‌شوند.

غلظت محلول‌های استاندارد معمولاً بر حسب واحدهای مول بر لیتر(mol/L)  یا همان مولاریته (M)، مول بر دسی‌متر مکعب (mol/dm³)، کیلومول بر متر مکعب  (kmol/m³)، گرم  بر میلی لیتر (g/ml) بیان می‌شوند.

نکته 1: خوب است بدانید محلول های استاندارد از پیش آماده شده را می توانید از تامین کنندگان مواد شیمیایی نیز خریداری کنید.

انواع محلولهای استاندارد

تهیه محلول های استاندارد نیاز به استانداردهایی با مقدار مشخص آنالیت دارد. استانداردهای تحلیلی را می‌توان به استانداردهای اولیه یا ثانویه دسته‌بندی کرد. بنابراین در ادامه به تعریف استانداردهای اولیه و ثانویه می پردازیم.

تعریف محلول استاندارد اولیه چیست؟

استاندارد اولیه ترکیباتی با استوکیومتری شناخته شده، خلوص بالا و پایداری بالا هستند. محلول‌های استاندارد را می‌توان با استفاده از استانداردهای اولیه با وزن کردن دقیق مقدار مشخصی از ترکیب و سپس رقیق کردن آن تا حجمی دقیق تهیه کرد.

در واقع این محلول باید از یک ماده شیمیایی با خلوص و قابلیت اطمینان زیاد ساخته شده باشد. این مواد شیمیایی خالص را می‌توان از تأمین‌کنندگان مواد شیمیایی خریداری کرد که یک نام تجاری معروف آنAnalaR  (مخفف عبارت Analytical Reagent) است.

یدات پتاسیم و هیدروژن فتالات پتاسیم استانداردهای اولیه شناخته شده هستند.

تعریف محلول استاندارد ثانویه چیست؟

یک استاندارد ثانویه را نمی‌توان به‌تنهایی با وزن‌کردن دقیق ساخت. ابتدا باید محلولی با غلظت تقریبی بسازید. سپس غلظت دقیق را با تیتراسیون با استاندارد اولیه اندازه‌گیری کنید.

استانداردهای ثانویه شامل محلول های اسید هیدروکلریک، هیدروکسید سدیم و محلول های ید است.

چرا نمی توان یک استاندارد ثانویه را مستقیماً ساخت؟

دلایل مختلفی وجود دارد که چرا نمی‌توان یک استاندارد ثانویه را مستقیماً ساخت.

همان‌طور که می‌دانید اسیدکلریدریک و ید فرار هستند. پس درحالی‌که شما آنها را وزن می‌کنید، بخار متصاعد می‌شود. بنابراین این بدان معنی است که برای ساخت محلول از جرمی کمتر از جرم اندازه‌گیری شده استفاده می کنید و این یعنی یک اشتباه در ساخت محلول استاندارد!

هیدروکسید سدیم رطوبت هوا را جذب می‌کند پس به شما یک وزن کاذب می‌دهد. همچنین با گاز دی‌اکسیدکربن هوا نیز واکنش نشان می‌دهد. پس در اینجا باز هم برای ساخت محلول خطا رخ خواهد داد!

روش تهیه محلول استاندارد

حال که متوجه شدیم محلول استاندارد چیست خوب است به سراغ روش های ساخت آن نیز برویم.

پس ما به‌عنوان‌مثال به ساخت محلول استاندارد کربنات سدیم می پردازیم.

نکته 2: برای تهیه محلول استاندارد مهم است که ماده اولیه خالص و خشک باشد.

• با مقداری کربنات سدیم بی آب AnalaR شروع می‌کنیم. برای اطمینان از خشک‌شدن کامل آن، آن را به مدت حدود یک ساعت در آون با دمای 110 درجه سانتیگراد قرار دهید و سپس درخشک کن خنک کنید.
• اکنون یک بشر را روی ترازو بگذارید و وزن را صفر کنید.
• سپس حدود یک گرم از ماده اولیه را مستقیماً در یک بشر بریزید.

👈 خرید بشر آزمایشگاهی

• حال وقت افزودن کمی آب مقطر است. ماده جامد را با کمک یک همزن شیشه ای به طور کامل در آب مقطر حل کنید.

نکته 3: همزن را از بشر خارج نکنید زیرا وقتی آن را در یک جای دیگری موقتا قرار می دهید سبب می شود تا مقداری از محلول و در نتیجه جامد موجود در آن از ظرف خارج شود و از طرف دیگر ممکن است پس از انتقال دوباره همزن به بشر، آلودگی هایی را به محلول منتقل کنید.

نکته 4: اگر ماده جامد تمایلی به حل شدن نداشت، می توانید آب را کمی گرم کنید. با این حال، قبل از ادامه مرحله بعدی، باید اجازه دهید کاملا خنک شود.

• هنگامی که جامد به طور کامل حل شد، محلول را با دقت به یک فلاسک حجمی (بالن ژوژه) با استفاده از یک قیف منتقل کنید. استفاده از میله شیشه ای برای هدایت جریان مایع از بشر به داخل قیف کار هوشمندانه‌ای است زیرا در غیر این صورت ممکن است محلول به سمت خارج از ظرف سرازیر شود.
• در این مرحله، میله شیشه ای نیز باید در ظرف، آبکشی شود تا آثار باقیمانده محلول از بین برود و سپس داخل فلاسک ریخته شود. باید اطمینان حاصل کند که تمام محلول به بالن ژوژه منتقل شده است.
• اکنون آب مقطر بیشتری اضافه کنید تا فلاسک حجمی تا حدود یک سانتی‌متر نزدیک به خط نشانه بالن پر گردد.

نکته 5: اطمینان حاصل کنید که هیچ حباب هوایی روی دیواره فلاسک وجود ندارد. در صورت وجود، می توان آنها را با ضربه زدن روی فلاسک یا قرار دادن آن در حمام اولتراسونیک خارج کرد.

نکته 6: هر گونه آب روی دیواره های بالن در قسمت بالای خط باید با یک تکه کاغذ صافی رول شده خشک شود. اطمینان حاصل کنید که کاغذ صافی با محلول تماس نداشته باشد.

• در این مرحله، آب را بادقت و با استفاده از یک پیست یا یک پیپت، قطره قطره به بالن ژوژه اضافه کنید تا زمانی که ته منیسک فقط خط را لمس کند.

نکته 7: اگر آب از خط نشانه عبور کند، نمی توان آن را به سادگی حذف کرد زیرا مقداری جامد محلول نیز حذف می شود و بنابراین باید دوباره از اول تمام مراحل را شروع کنید!

• در مرحله آخر، درب بالن ژوژه را ببندید و آن را با دست محکم بگیرید و حداقل شش بار آن را وارونه کنید تا به طور کامل مخلوط شود.

نکته 8: استفاده از انگشت شصت به عنوان درپوش خطرناک است و محلول را آلوده می‌کند.

👈 خرید بالن آزمایشگاهی

تهیه محلول استاندارد از جامد

• برای ساخت محلول استاندارد از ماده جامد، ابتدا باید با فرمول n=MV/1000 جرم جامد مورد نیاز را بدست آورید.
• ماده جامد را که وزن کردید در یک بشر ریخته و مقداری آب مقطر بدان اضافه کنید.

• مخلوط را با یک میله شیشه ای هم بزنید تا تمام جامد در محلول حل شود.

• محلول را با استفاده از قیف فیلتر به یک فلاسک حجمی (بالن ژوژه) منتقل کنید.

• قیف را با کمی آب مقطر بشویید.

• به محلول تا نزدیک خط نشانه‌ی بالن ژوژه، آب مقطر بیافزایید.
• حال با یک قطره چکان به آن آرام آرام آب مقطر اضافه کنید و محلول را به خط نشانه برسانید.

• در مرحله آخر، درب بالن را بسته و آن را تکان دهید تا محلول به طور یکنواخت مخلوط شود.

👈 محلول سازی چیست؟ آموزش 0 تا 100 محلول سازی به زبان ساده

تهیه محلول استاندارد با استفاده از غلظت محلول

نکته: در طول رقیق سازی، آب اضافه شده غلظت محلول را تغییر می دهد اما تعداد مول های املاح موجود در محلول را تغییر نمی دهد.

• با استفاده از فرمول M₁V₁=M₂V₂ حجم محلول مورد نیاز را بدست آورید.
• با استفاده از یک پیپت، V₁ بدست آمده از فرمول بالا را بردارید.

• حال محتویات پیپت را به یک بالن ژوژه منتقل کنید.

• کم کم آب مقطر را تا نزدیک خط نشانه بالن، بدان بیافزایید.

• با یک قطره چکان محلول را به خط نشانه برسانید.

• حال درب بالن ژوژه را ببندید و آن را به خوبی تکان دهید.

تعیین غلظت با استفاده از منحنی کالیبراسیون

برای محلول های استاندارد معمولاً جهت تعیین غلظت یک‌گونه آنالیت، از منحنی کالیبراسیون استفاده می‌کنند.یک منحنی کالیبراسیون با اندازه‌گیری یک سری محلول استاندارد با غلظت‌های شناخته شده به دست می‌آید که می‌توان از آن برای تعیین غلظت یک نمونه ناشناخته با استفاده از تحلیل رگرسیون خطی استفاده کرد. برای مثال، با مقایسه مقادیر جذب یک محلول با غلظت نامعلوم با یک سری محلول استاندارد با غلظت‌های متفاوت، می‌توان غلظت مجهول را با استفاده از قانون بیر تعیین کرد. هر شکلی از طیف‌سنجی را می‌توان به این روش استفاده کرد تا زمانی که گونه آنالیت جذب قابل‌توجهی در طیف داشته باشد. این یک راهنمای مرجع برای کشف مولاریته گونه های ناشناخته است!

اثر ماتریس می تواند به دلیل برهمکنش بین ماتریس و پاسخ آنالیت، بر کارایی یک منحنی کالیبراسیون تأثیر منفی بگذارد. اثر ماتریس را می‌توان با افزودن استانداردهای داخلی به محلول های استاندارد یا با استفاده از روش افزودن استاندارد کاهش داد.

جمع بندی

ما در این مقاله از آزمااستور ابتدا به این موضوع پرداختیم که تعریف محلول استاندارد چیست و پس از آشنایی با انواع آن به این نکته پرداختیم که به دلیل خاصیت مواد نمی‌توانیم محلول استاندارد ثانویه را خودمان بسازیم. پس از ان نیز به آموزش ساخت این نوع محلول پرداختیم.