Τι είναι ένα βασικό πρότυπο στη χημεία;

Στη χημεία, ένα κύριο πρότυπο είναι ένα αντιδραστήριο που είναι πολύ καθαρό, σταθερό, όχι υγροσκοπικό και έχει υψηλό μοριακό βάρος. Στην ιδανική περίπτωση, είναι επίσης μη τοξικό, φθηνό και άμεσα διαθέσιμο. Ένα πρωτεύον πρότυπο παρέχει μια αναφορά για την εύρεση άγνωστων συγκεντρώσεων στις τιτλοδοτήσεις και χρησιμοποιείται για την παρασκευή δευτερογενών προτύπων και διαλυμάτων εργασίας.

Κύριες τυπικές ιδιότητες

Το ιδανικό πρωτεύον πρότυπο πληροί όλα τα ακόλουθα κριτήρια. Ωστόσο, οι πιο σημαντικές ιδιότητες είναι η υψηλή καθαρότητα και η υψηλή σταθερότητα. Για την παρασκευή πρωτογενών τυποποιημένων διαλυμάτων πρέπει να χρησιμοποιούνται χημικές ουσίες ποιότητας αντιδραστηρίων.

• Υψηλή καθαρότητα
• Υψηλή σταθερότητα/χαμηλή αντιδραστικότητα
• Υψηλό ισοδύναμο βάρος (για μείωση του σφάλματος μέτρησης μάζας)
• Μη υγροσκοπικό (για μείωση των αλλαγών μάζας από την απορρόφηση νερού)
• Μη τοξικό ή χαμηλής τοξικότητας
• Φθηνό
• Άμεσα διαθέσιμο

Γιατί χρησιμοποιούνται τα κύρια πρότυπα

Τα χημικά αντιδρούν σύμφωνα με τις μοριακές αναλογίες. Μια τιτλοδότηση προσδιορίζει τη συγκέντρωση ενός άγνωστου διαλύματος με βάση τον όγκο ενός διαλύματος με γνωστή συγκέντρωση που απαιτείται για να αντιδράσει με το διάλυμα άγνωστης συγκέντρωσης. Ωστόσο, η ακρίβεια του υπολογισμού βασίζεται στην πραγματική γνώση της συγκέντρωσης ενός διαλύματος.

Έτσι, για παράδειγμα, το υδροξείδιο του νατρίου (NaOH) αντιδρά σε αναλογία 1:1 με το υδροχλωρικό οξύ (HCl). Όμως, το υδροξείδιο του νατρίου δεν είναι πρωταρχικό πρότυπο επειδή είναι συνήθως ακάθαρτο. Το υδροξείδιο του νατρίου είναι εξαιρετικά υγροσκοπικό και απορροφά το διοξείδιο του άνθρακα από τον αέρα, οπότε αν ζυγίσετε ένα δείγμα, μέρος αυτής της μάζας είναι στην πραγματικότητα νερό και διοξείδιο του άνθρακα. Αυτό απορρίπτει κάθε υπολογισμό που αφορά τη μοριακή αναλογία επειδή έχετε πραγματικά λιγότερο υδροξείδιο του νατρίου στο διάλυμα από ό, τι νομίζετε. Εν τω μεταξύ, ανθρακικό νάτριο (Na₂ CO₃ ) είναι ένα καλό πρωταρχικό πρότυπο για μια αντίδραση με υδροχλωρικό οξύ επειδή είναι διαθέσιμο σε υψηλή καθαρότητα, έχει υψηλότερο μοριακό βάρος από το υδροξείδιο του νατρίου και δεν είναι τόσο υγροσκοπικό.

Η χρήση πρωτογενούς προτύπου προσφέρει υψηλό βαθμό εμπιστοσύνης στη συγκέντρωση του άγνωστου διαλύματος. Επειδή αυτό το διάλυμα έχει τυποποιηθεί σε σχέση με το πρωτεύον πρότυπο, μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως δευτερεύον πρότυπο. Ο βαθμός εμπιστοσύνης στη συγκέντρωση είναι ελαφρώς χαμηλότερος λόγω σφάλματος στη διαδικασία (για παράδειγμα, υπέρβαση του σημείου για μια ογκομέτρηση). Ωστόσο, για ορισμένες χημικές ουσίες, αυτός ο τύπος τυποποίησης είναι ο καλύτερος τρόπος για να αποκτήσετε αξιόπιστη τιμή συγκέντρωσης.

Τα βασικά πρότυπα χρησιμοποιούνται για την παραγωγή αραιώσεων για διαλύματα εργασίας για τον ίδιο ακριβώς λόγο. Επειδή η συγκέντρωση του πρωτεύοντος προτύπου είναι γνωστή με υψηλό βαθμό εμπιστοσύνης, η συγκέντρωση των διαλυμάτων που παράγονται από αυτό είναι επίσης γνωστή με υψηλό βαθμό ακρίβειας.

Παραδείγματα βασικών προτύπων

Υπάρχουν πολλά βασικά πρότυπα. Δεν είναι ενιαίοι. Για παράδειγμα, το ανθρακικό νάτριο είναι καλό για την τυποποίηση του υδροχλωρικού και του θειικού οξέος, αλλά όχι για το οξικό οξύ. Επομένως, ποιο πρωτεύον πρότυπο χρησιμοποιείτε εξαρτάται από τη χημική ουσία με την οποία αντιδράτε. Ακολουθεί μια λίστα με μερικά κοινά πρωτεύοντα πρότυπα:

• Χλωριούχο νάτριο (NaCl):για νιτρικό άργυρο (AgNO₃ ) αντιδράσεις
• Ανθρακικό νάτριο (Na₂ CO₃ , mol wt. =105,99 g/mol):για ογκομέτρηση οξέων
• Όξινο φθαλικό κάλιο ή KHP (C₈ H₅ KO₄ , mol wt. =204,23 g/mol):για ογκομέτρηση βάσεων ή υπερχλωρικού οξέος και υδατικής βάσης σε διάλυμα οξικού οξέος
• Όξινο ιωδικό κάλιο [KH(IO₃ )₂ , mol wt. =389,92 g/mol]:για βάσεις τιτλοδότησης
• Διχρωμικό κάλιο (K₂ Cr₂ O₇ , mol wt. =294,19 g/mol):για αντιδράσεις οξειδοαναγωγής
• Τρις(υδροξυμεθυλ)αμινομεθάνιο (TRIS ή THAM) [(HOCH₂ )₃ CNH₂ , mol wt. =121,14 g/mol]:για ογκομέτρηση οξέων
• Κόνη ψευδάργυρου (μετά τη διάλυσή του σε υδροχλωρικό οξύ ή θειικό οξύ):για τυποποίηση διαλυμάτων EDTA (αιθυλενοδιαμινοτετραοξικό οξύ)

Δευτερεύοντα πρότυπα

Ένα δευτερεύον πρότυπο είναι ένα αντιδραστήριο που έχει τυποποιηθεί έναντι ενός πρωτογενούς προτύπου. Με άλλα λόγια, η συγκέντρωση ενός δευτερεύοντος προτύπου είναι γνωστή με την τιτλοδότηση του έναντι ενός μετρημένου όγκου ενός πρωτογενούς προτύπου αντί με το ζύγισμα και τη διάλυσή του σε έναν διαλύτη. Ένα δευτερεύον πρότυπο μπορεί να είναι λιγότερο καθαρό και πιο αντιδραστικό από ένα πρωτεύον πρότυπο, αλλά εξακολουθεί να διατηρεί ορισμένες από τις ιδιότητες ενός προτύπου. Είναι αρκετά σταθερό ώστε η συγκέντρωσή του παραμένει γνωστή για μεγάλο χρονικό διάστημα. Το υδροξείδιο του νατρίου (NaOH) είναι ένα κοινό δευτερεύον πρότυπο.

Αναφορές

• Hemenway, M. K. (2002) Holt Science &Technology:Physical Science (1η έκδ.). Χολτ, Ράινχαρτ και Ουίνστον. ISBN 78-0030519574
• Skoog, Douglas A., West, Donald M.· Holler, F. James (1995). Βασικές αρχές της αναλυτικής χημείας (8η έκδ.). Harcourt Brace College Publishers. ISBN 0-03-035523-0