Över hela världen pågår kemiska reaktioner just nu — i laboratorieexperiment på universitet och gymnasieskolor, i otaliga industriella miljöer och inuti din egen kropp.
En avgörande egenskap hos alla reaktioner är att molekyler kombineras i molära förhållanden, eller kända förhållanden av partiklar (atomer eller molekyler), snarare än i massförhållanden, även om massförhållandena kan bestämmas från givna reaktioner från de individuella molekylvikterna för de ingående partiklarna.
Till exempel, reaktionen mellan saltsyra och natriumhydroxid i lösning för att bilda bordssalt och vatten representeras av HCl + NaOH → NaCl + H2O. Detta säger dig att det behövs en ”bit” av syra, bas, salt och vatten för att denna reaktion ska balansera, som den gör här. Ändå är de individuella massorna av dessa fyra molekyler helt olika.
Ett sätt att standardisera kemisk reaktion i lösning är att använda en process som kallas titrering, vilket i sin tur i slutändan bygger på föreningar som kallas primära standardämnen.
Vad är titrering?
Ibland kanske du blandar volymer av två reaktantlösningar med kända massor men känner bara till molkoncentrationen av en av dem. Om du vet när reaktionen är över, kan du använda molförhållanden för att räkna ut antalet mol av produkten som gjorts och använda detta plus volymen av den okända lösningen för att bestämma molkoncentrationen av den okända lösningen.
För att detta ska vara användbart, koncentrationen av referenslösningen, kallad titrant , måste vara känt mycket exakt. Om det inte är det kommer fel i detta värde att spridas i dina beräkningar till fel i koncentrationen av det okända,
En primär standardlösning
är en lösning med en mycket tillförlitlig koncentration av en viss reaktant, och den erhålls från en primär standardtitrering av en speciell substans känd som, du gissade rätt, en primär standardsubstans.
Egenskaper hos primära standardämnen
En primär standardförening löses i rent vatten för att skapa en primär lösning. Du kan föreställa dig hur ett fel som du skulle kunna tolerera i ett kemiskt labbexperiment, och som faktiskt skulle vara ett bra resultat i den här inställningen, skulle vara oacceptabelt när verkligt hög noggrannhet krävs.
De fyra viktigaste egenskaperna hos ett primärt standardämne beskrivs nedan.
Ett primärt standardämne är rent
: Om det finns föroreningar i det fasta ämnet, kommer detta att leda till beräkningen av molariteten för den förmodade standardlösningen och orsaka andra problem. 99,9 renhet (999 delar av 1 000) anses vara acceptabelt för ett primärt standardämne. Natriumkarbonat (Na2CO 3) är tillgänglig på denna renhetsnivå.
Ett primärt standardämne är rikligt och billigt: Många ämnen är billiga och lätta att få tag på, som NaOH (en bas som kan användas för att titrera syror) men är svåra att svårt att hålla rent. NaOH tenderar att absorbera små mängder vatten från sin omgivning, och andra föreningar har liknande svårigheter med sin hantering.
Ett primärt standardämne har en känd formel: Vissa ämnen löser sig i vatten för att ge en blandning av besläktade föreningar. Till exempel, när salpetersyra (HNO3) löses i vatten, en okänd mängd salpetersyrlighet (HNO 2
) kommer att finnas i lösningen och interagerar med molekyler i reaktionen av intresse, vilket stör processen.
Ett primärt standardämne är oförändrat under vägning: Ett problem som forskare har ställts inför sedan tidernas begynnelse är att utveckla mätsystem som inte påverkar själva den mängd som mäts. Att väga ämnen innebär att utsätta dem för fysisk kontakt som kan påverka massan, renheten och andra kritiska egenskaper hos ett primärt standardämne och därmed den lösning som det bidrar till.
