Dung dịch chuẩn là gì? Định nghĩa, ứng dụng và cách pha chế dung dịch chuẩn

Dung dịch chuẩn là gì?

Dung dịch chuẩn (hay dung dịch chuẩn độ) là bất kỳ dung dịch hóa học nào được pha chế từ chất chuẩn chính và có nồng độ mà bạn biết trước. Một số ví dụ như: natri clorua; natri cacbonat; natri oxalat; natri tetraborat; kali dicromat; kali bromat; kali iodat; bột kẽm; kali hydro phthalate;…

Tuy nhiên, không phải tất cả các chất đều có thể dùng làm chất chuẩn chính, mà đó phải là chất cực kỳ tinh khiết, ổn định, độ hòa tan trong nước cao, có trọng lượng phân tử cao, giá thành rẻ, dễ tìm và không độc hại hoặc có hại (nhất là với con người).

Vì thế, bạn có thể mua các dung dịch chuẩn từ nhiều nhà cung cấp khác nhau, hoặc có thể được sản xuất theo nhu cầu của bạn, nhưng nó phải có đầy đủ các đặc điểm sau:

• Độ tinh khiết cao: Không có chất lạ hay tạp chất nào khác có trong dung dịch hoặc có rất ít, không đáng kể. Đây là một yếu tố cực kỳ quan trọng bởi nó sẽ ảnh hưởng đến các phép đo chính xác và chuẩn xác.
• Không phản ứng với nước hoạt không khí: Nếu chất tan phản ứng với không khí hoặc nước, nó sẽ không giữ được độ tinh khiết ban đầu, và bạn sẽ không đạt được kết quả mong muốn.
• Độ hòa tan: Chất tan không được chỉ hoạt động như một chất huyền phù lắng xuống khi chất rẵn kết tủa mà chúng phải có độ hòa tan trong nước cao để đạt được nồng độ mol cần thiết.
• Khối lượng mol cao: Điều này quan trọng vì bạn cần cân chất tan và so sánh với nồng độ mol của chất đang thử nghiệm. Bạn có thể cần thử trọng lượng riêng của chất phân tích dựa trên trọng lượng riêng của chất tan trong dung dịch chuẩn.
• Không hút ẩm: Điều này có nghĩa là chất tan không hấp thụ độ ẩm từ không khí. Do đó, trọng lượng của nó có thể được duy trì ở một phạm vi chính xác ngay cả khi độ ẩm dao động.

Ngoài ra, còn có các dung dịch chuẩn thứ cấp không tinh khiết hoặc kém ổn định hơn. Ví dụ như: axit clohydric; axit sunfuric; natri hydroxit; kali hydroxit;… Chúng thường được sử dụng cho các ứng dụng phân tích cụ thể như: chuẩn độ axit-bazơ, chuẩn độ khử-oxy hóa; chuẩn độ kết tủa và chuẩn độ phức hợp. Tuy nhiên, vì có thể phản ứng nhẹ với nước, không khí và có thể hút ẩm nên các dung dịch chuẩn thứ cấp cần được hiệu chuẩn trước.

Các dung dịch chuẩn giữ vai trò quan trọng trong các thí nghiệm hóa học. Ảnh: Pexels.

Ứng dụng

Dung dịch chuẩn rất quan trọng trong hóa học phân tích, đảm bảo tính chính xác và độ tin cậy của kết quả. Bằng cách so sánh nồng độ, bạn có thể xác định độ tinh khiết của một chất bất kỳ có nồng độ chưa biết. Vì vậy, chúng thường được sử dụng như chất đệm cho các thí nghiệm như chuẩn độ, hay hiệu chuẩn các sản phẩm hóa học cho kiểm soát chất lượng.

Bên cạnh đó, chúng cũng được sử dụng để làm thuốc thử trong quá trình tổng hợp nhiều sản phẩm, bao gồm cả thuốc.

Cách pha chế dung dịch chuẩn độ

Có hai phương pháp chính để tạo ra dung dịch chuẩn bằng cách cân hoặc pha loãng. Cả hai phương pháp này bạn đều có thể chỉ định nồng độ mong muốn dựa trên nồng độ mol và thể tích tương ứng của dung dịch chuẩn và dung dịch gốc.

1. Phương pháp pha loãng

Được thực hiện bằng cách thêm chất tan vào một chất có nồng độ đã biết để giảm nồng độ mol của dung dịch. Các axit sunfuric, axit clohydric và axit nitric đều được tạo ra từ dung dịch gốc cô đặc bằng phương pháp pha loãng.

Trong phương pháp này, bạn có thể điều chỉnh thể tích dung môi nhưng không làm thay đổi giá trị mol của một chất vì số lượng hạt vẫn như cũ. Điều này có nghĩa là bạn có thể sử dụng định luật bảo toàn khối lượng để tính độ pha loãng.

M₁V₁ = M₂V₂

Trong đó:

• M₁: nồng độ mol mong muốn của dung dịch pha loãng
• V₁: thể tích mong muốn của dung dịch pha loãng
• M₂: nồng độ mol của dung dịch gốc cô đặc
• V₂: thể tích dung dịch gốc cô đặc

a. Quy trình thực hiện

- Bước 1: Đặt nồng độ mol mong muốn (M₁) của dung dịch pha loãng ở thể tích mong muốn nhất định (V₁).

- Bước 2: Tính thể tích dung dịch gốc (V₂) cần thêm vào để đạt được nồng độ pha loãng mong muốn.

- Bước 3: Cẩn thận đo thể tích dung dịch gốc. Sử dụng pipet để đo chính xác hơn.

- Bước 4: Trộn dung dịch mới vào bình.

b. Ví dụ: Pha loãng axit

Giả sử bạn muốn chuẩn bị 50ml dung dịch axit sunfuric 1,0M từ dung dịch cô đặc gốc 2,0M. Bạn có thể tính toán dung dịch này bằng cách sử dụng công thức:

M₁V₁ = M₂V₂

→ V₂ = M₁V₁ / M₂

→ V₂ = (1,0M)(50ml) / 2,0M

→ V₂ = 25ml dung dịch gốc

2. Phương pháp cân

Thường được sử dụng để tạo ra dung dịch chuẩn cơ bản, phương pháp này yêu cầu một chất tinh khiết có thể hòa tan trong dung môi.

a. Quy trình thực hiện

- Bước 1: Thiết lập nồng độ mol của dung dịch muốn pha chế.

- Bước 2: Xác định khối lượng mol của một chất tính bằng gam dựa trên công thức hóa học.

- Bước 3: Cân lượng chất tinh khiết tương đương tính bằng gam.

- Bước 4: Hòa tan chất trong nước.

- Bước 5: Thêm nước cho đến khi đạt được thể tích thích hợp.

b. Ví dụ

Nếu bạn đang pha chế natri hydroxit (NaOH), khối lượng mol là tổng của tất cả khối lượng nguyên tử của các nguyên tử cấu thành:

Na (23u) + O (16u) + H (1u) = 40u

Dựa vào kết quả, nếu đặt NaOH với nồng độ ở mức 1M bạn sẽ cần hòa tan 40g NaOH trong 1 lít nước.

Pha chế trong phòng thí nghiệm. Ảnh: Pexels.

3. Lưu ý để tạo ra dung dịch chuẩn độ chính xác

Độ chính xác và độ chuẩn xác đều quan trọng trong hóa học để có được kết luận và kết quả chính xác. Các khái niệm này rất quan trọng trong các phép đo khách quan của mọi thí nghiệm.

• Độ chuẩn xác đề cập đến tính đúng đắn của phép đo.
• Độ chính xác đề cập đến cách thức và phép đo có thể được tinh chỉnh thành các đơn vị nhỏ hơn để phát hiện ra sự khác biệt nhỏ.

Trong đó, độ chuẩn xác của phép đo sẽ phụ thuộc rất nhiều vào độ tin cậy của các thiết bị. Bạn cần chuẩn bị một chiếc cân chính xác được hiệu chuẩn đúng ở mức miligam, và một chiếc xi lanh chia độ có thể đo được các mức mililit. Có thể sử dụng nhiều thiết bị để đo cùng một thông số, nếu tất cả đều cho kết quả nhất quán thì phép đo có khả năng chính xác.

Bên cạnh đó, bạn cũng phải đảm bảo một số yếu tố nhất định như: nhiệt độ, độ ẩm và áp suất được duy trì ở điều kiện chuẩn, và quan trọng là tránh tạp chất. Đảm bảo các lọ thủy tinh của bạn được vệ sinh đúng cách và không có chất gây ô nhiễm.

Như vậy, KPTCHEM vừa cùng bạn tìm hiểu về dung dịch chuẩn là gì và những kiến thức liên quan. Nếu cần biết thêm về hóa chất khác, đừng ngại liên hệ cho chúng tôi để được hỗ trợ nhanh chóng.