กรดออกซาลิกไดไฮเดรต (H₂C₂O₄•2H₂O) เป็นสารเคมีรีเอเจนต์ที่สำคัญซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายเป็นมาตรฐานปฐมภูมิในการวิเคราะห์ทางเคมี น้ำหนักโมเลกุลที่แม่นยำมีความจำเป็นสำหรับการเตรียมสารละลายมาตรฐานและการดำเนินการวิเคราะห์เชิงปริมาณ บทความนี้มีรายละเอียดเกี่ยวกับวิธีการคำนวณน้ำหนักโมเลกุลของกรดออกซาลิกไดไฮเดรตและสำรวจการใช้งานในการไทเทรตมาตรฐาน
น้ำหนักโมเลกุลแสดงถึงผลรวมของน้ำหนักอะตอมของอะตอมทั้งหมดในโมเลกุล ซึ่งแสดงเป็นกรัมต่อโมล (g/mol) สำหรับกรดออกซาลิกไดไฮเดรต (H₂C₂O₄•2H₂O) การคำนวณเกี่ยวข้องกับขั้นตอนต่อไปนี้:
- ระบุอะตอมและปริมาณ: สูตรโมเลกุลระบุว่าแต่ละโมเลกุลมีอะตอมไฮโดรเจน 2 อะตอม (H) อะตอมคาร์บอน 2 อะตอม (C) และอะตอมออกซิเจน 6 อะตอม (O) โมเลกุลน้ำสองโมเลกุล (2H₂O) มีอะตอมไฮโดรเจน 4 อะตอมและอะตอมออกซิเจน 2 อะตอม ในขณะที่กรดออกซาลิก (H₂C₂O₄) มีอะตอมไฮโดรเจน 2 อะตอม อะตอมคาร์บอน 2 อะตอม และอะตอมออกซิเจน 4 อะตอม
- อ้างอิงมวลอะตอม: ไฮโดรเจน (H) มีมวลอะตอมสัมพัทธ์ประมาณ ~1.008 u คาร์บอน (C) ~12.01 u และออกซิเจน (O) ~16.00 u
-
คำนวณน้ำหนักโมเลกุล:
คูณมวลของแต่ละอะตอมด้วยการเกิดซ้ำในสูตรและรวมผลคูณ:
น้ำหนักโมเลกุล (H₂C₂O₄•2H₂O) = (2 × 1.008) + (2 × 12.01) + (6 × 16.00) = 2.016 + 24.02 + 96.00 = 126.036 g/mol
ดังนั้น น้ำหนักโมเลกุลของกรดออกซาลิกไดไฮเดรตจึงอยู่ที่ประมาณ 126.07 g/mol โปรดทราบว่าค่ามวลอะตอมที่มีความแม่นยำสูงกว่าจะให้ผลลัพธ์ที่แม่นยำกว่า—ความคลาดเคลื่อนเล็กน้อยจากค่าทางทฤษฎี 126 g/mol เกิดจากการปัดเศษมวลอะตอม
กรดออกซาลิกไดไฮเดรตทำหน้าที่เป็นมาตรฐานปฐมภูมิสำหรับการปรับเทียบสารละลายด่าง เช่น โซเดียมไฮดรอกไซด์ (NaOH) การไทเทรตมาตรฐานจะกำหนดความเข้มข้นที่ไม่รู้จักเชิงปริมาณผ่านปฏิกิริยาแบบสโตอิโอเมตริกกับสารละลายมาตรฐาน
- การชั่งน้ำหนักอย่างแม่นยำ: วัดกรดออกซาลิกไดไฮเดรตอย่างแม่นยำโดยใช้เครื่องชั่งวิเคราะห์และละลายในน้ำกลั่น
- การไทเทรต: ค่อยๆ เติมสารละลายกรดออกซาลิกจากบิวเรตต์ลงในสารละลาย NaOH ตัวบ่งชี้ เช่น ฟีนอล์ฟทาลีน (ไม่มีสีในกรด สีชมพูในเบส) ส่งสัญญาณจุดสิ้นสุดเมื่อการทำให้เป็นกลางเสร็จสิ้น
- การคำนวณความเข้มข้น: ปริมาตรของสารละลายกรดออกซาลิกที่ใช้ไปและมวลของมันจะกำหนดความเข้มข้นที่แน่นอนของ NaOH
การทำให้เป็นกลางของกรด-เบสเป็นไปตามสมการนี้:
H₂C₂O₄(aq) + 2NaOH(aq) → Na₂C₂O₄(aq) + 2H₂O(l)
กรดออกซาลิกหนึ่งโมลทำปฏิกิริยากับ NaOH สองโมล ทำให้สามารถกำหนดความเข้มข้นได้อย่างแม่นยำ
- เก็บกรดออกซาลิกไดไฮเดรตในสภาพแห้งและเย็นเพื่อป้องกันการดูดซับความชื้น ซึ่งจะทำให้ความบริสุทธิ์ลดลง
- ควบคุมความเร็วในการไทเทรตใกล้จุดสิ้นสุดเพื่อหลีกเลี่ยงการเกิน
- ดำเนินการไทเทรตซ้ำเพื่อเพิ่มความแม่นยำ
ในฐานะที่เป็นมาตรฐานปฐมภูมิที่หลากหลาย กรดออกซาลิกไดไฮเดรตมีบทบาทสำคัญในการวิเคราะห์ทางเคมี ความเชี่ยวชาญในการคำนวณน้ำหนักโมเลกุลและการประยุกต์ใช้การไทเทรตช่วยให้มั่นใจได้ถึงผลลัพธ์เชิงปริมาณที่เชื่อถือได้ ซึ่งเป็นรากฐานสำหรับการวัดในห้องปฏิบัติการที่แม่นยำ