طرق إعداد المحاليل المعيارية

مقدمة

المحلول المعياري (بالإنجليزية: standard solution) هو محلول يتميز بتركيز معلوم ودقيق للمادة المذابة فيه. يُستخدم المحلول المعياري في العديد من التطبيقات في الكيمياء والتحاليل المخبرية، ويتطلب تحضيره عناية فائقة لضمان دقة النتائج. هناك طريقتان رئيسيتان لتحضير المحاليل المعيارية وهما التحضير بالوزن والتحضير بالتخفيف.

التحضير بواسطة قياس الكتلة

تعتبر هذه الطريقة من أكثر الطرق شيوعاً لتحضير المحاليل المعيارية، وتعتمد على قياس كتلة المادة المذابة بدقة عالية وإذابتها في حجم معلوم من المذيب. تتضمن هذه الطريقة الخطوات التالية:

1. حساب الكتلة المطلوبة من المذاب لتحضير التركيز المطلوب.
2. وزن الكتلة المحسوبة من المذاب باستخدام ميزان دقيق.
3. إذابة المذاب في كمية مناسبة من الماء المقطر في دورق زجاجي.
4. نقل المحلول إلى دورق حجمي وإضافة الماء المقطر تدريجياً حتى الوصول إلى العلامة الدالة على الحجم المطلوب.
5. رجّ الدورق جيداً لضمان تجانس المحلول.

مثال توضيحي

لتحضير محلول من كلوريد الصوديوم (NaCl) بتركيز 1 مولار وحجم 1 لتر، يتم اتباع الخطوات التالية:

1. حساب الكتلة المولية لكلوريد الصوديوم: الكتلة المولية للصوديوم (Na) = 22.99 غ/مول، والكتلة المولية للكلور (Cl) = 35.45 غ/مول. إذن، الكتلة المولية لكلوريد الصوديوم = 22.99 + 35.45 = 58.44 غ/مول.
2. بما أن التركيز المطلوب هو 1 مولار والحجم 1 لتر، فإن عدد المولات اللازمة هو 1 مول.
3. بما أن عدد المولات = الكتلة / الكتلة المولية، فإن الكتلة = عدد المولات * الكتلة المولية = 1 مول * 58.44 غ/مول = 58.44 غ.
4. وزن 58.44 غ من كلوريد الصوديوم بدقة.
5. إذابة كلوريد الصوديوم في كمية قليلة من الماء المقطر، ثم نقل المحلول إلى دورق حجمي سعة 1 لتر.
6. إضافة الماء المقطر حتى يصل المحلول إلى علامة 1 لتر على الدورق الحجمي.
7. رجّ الدورق جيداً لضمان تجانس المحلول.

التحضير عن طريق التمديد

تعتمد هذه الطريقة على تخفيف محلول معلوم التركيز (محلول قياسي أصلي) للحصول على محلول بتركيز أقل. تتضمن هذه الطريقة الخطوات التالية:

1. حساب حجم المحلول القياسي الأصلي المطلوب لتخفيفه للوصول إلى التركيز والحجم المطلوبين.
2. سحب الحجم المحسوب من المحلول القياسي الأصلي باستخدام ماصة حجمية دقيقة.
3. نقل الحجم المسحوب إلى دورق حجمي.
4. إضافة المذيب (عادةً الماء المقطر) حتى الوصول إلى العلامة الدالة على الحجم المطلوب.
5. رجّ الدورق جيداً لضمان تجانس المحلول.

ملاحظة هامة: عند تخفيف الأحماض المركزة، يجب إضافة الحمض إلى الماء تدريجياً مع التحريك المستمر لتجنب تولد حرارة عالية قد تؤدي إلى تناثر الحمض.

مثال توضيحي

إذا أردنا تخفيف 5 مل من محلول كلوريد الحديد الثلاثي (FeCl3) بتركيز 34 ملي مولار إلى حجم نهائي قدره 250 مل، فما هو التركيز النهائي للمحلول؟

بما أن عدد المولات قبل التخفيف يساوي عدد المولات بعد التخفيف، فإن:

التركيز قبل التخفيف * الحجم قبل التخفيف = التركيز بعد التخفيف * الحجم بعد التخفيف

إذن:

التركيز بعد التخفيف = (التركيز قبل التخفيف * الحجم قبل التخفيف) / الحجم بعد التخفيف

التركيز بعد التخفيف = (34 ملي مولار * 5 مل) / 250 مل = 0.68 ملي مولار = 0.68 * 10^-3 مولار

السيطرة على الرقم الهيدروجيني

في بعض الأحيان، يكون من الضروري تعديل درجة الحموضة (PH) للمحلول أثناء تحضيره لضمان استقراره أو لتحقيق الظروف المثالية للتفاعل. يمكن تعديل درجة الحموضة بإضافة كميات صغيرة من حمض قوي (مثل حمض الهيدروكلوريك HCl) لزيادة الحموضة، أو قاعدة قوية (مثل هيدروكسيد الصوديوم NaOH) لزيادة القاعدية. يجب إضافة الحمض أو القاعدة بحذر ومراقبة درجة الحموضة باستخدام جهاز قياس الحموضة حتى الوصول إلى القيمة المطلوبة.

المراجع

• Veerendra (5-5-2017), “?How do you prepare a standard solution”، www.aplustopper.com, Retrieved 24-1-2019. Edited
• Anne Marie Helmenstine, Ph.D (3-9-2018),”How to Prepare a Solution”، www.thoughtco.com, Retrieved 24-1-2019. Edited