KWALIFIKACJA CHM3 - PAŹDZIERNIK 2013

PYTANIE NR 29.
Po rozpuszczeniu substancji w kolbie miarowej należy odczekać z dopełnieniem jej wodą "do kreski" miarowej. Tok postępowania jest podyktowany
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Po rozpuszczeniu substancji roztwór w kolbie miarowej może mieć inną temperaturę niż otoczenie. Ponieważ objętość cieczy i szkła zależy od temperatury, dopełnienie "do kreski" należy wykonać dopiero po wyrównaniu temperatury, aby uzyskać poprawne stężenie.

Pełne wyjaśnienie:

W kolbie miarowej objętość końcowa roztworu jest wyznaczana przez kreskę miarową, a dokładność tej objętości jest zachowana tylko przy temperaturze, dla której szkło zostało skalibrowane (w praktyce laboratoryjnej zwykle jest to temperatura odniesienia podawana przez producenta). Jeżeli po rozpuszczeniu substancji roztwór jest cieplejszy lub chłodniejszy od otoczenia, to zmienia się jego gęstość i objętość, a także (w mniejszym stopniu) wymiary samej kolby.

Dlatego przed ostatecznym dopełnieniem wodą do kreski czeka się na wyrównanie temperatury roztworu i otoczenia. Gdyby dopełnić roztwór natychmiast, a następnie temperatura roztworu się zmieniła, objętość w kolbie przestałaby odpowiadać objętości zadanej przez znak miarowy. Skutkiem byłoby uzyskanie roztworu o innym stężeniu niż zakładane, mimo że menisk "na chwilę" został ustawiony na kresce.

  • "zwłoką w ustaleniu się równowagi dysocjacji" – dysocjacja elektrolitów może zachodzić szybko, ale nie jest typowym powodem czekania przed dopełnieniem w kolbie miarowej. Nawet jeśli równowaga chemiczna się ustala, kluczowy błąd objętości wynika tu z temperatury, nie z kinetyki dysocjacji.
  • "koniecznością dobrego wymieszania roztworu" – mieszanie jest ważne, lecz dotyczy głównie etapu po częściowym rozcieńczeniu i po dopełnieniu do kreski (aby uzyskać jednorodność). Samo "odczekanie" nie miesza roztworu; ponadto problemem w pytaniu jest powód zwłoki czasowej, a nie technika homogenizacji.
  • "zwłoką w ustaleniu się kontrakcji objętości" – kontrakcja bywa istotna przy mieszaniu cieczy (np. woda–alkohol) lub przy silnie egzotermicznych procesach, ale w typowym sporządzaniu roztworów w wodzie w kolbie miarowej krytyczny i uniwersalny powód oczekiwania to stabilizacja temperatury. To ona najpewniej wpływa na odczyt menisku i końcową objętość.

W praktyce: po rozpuszczeniu substancji doprowadza się roztwór do temperatury zbliżonej do temperatury pracy, następnie ostrożnie dopełnia do kreski (końcowe krople często pipetą/zakraplaczem), a na końcu dokładnie miesza przez wielokrotne odwrócenie zamkniętej kolby.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Bo objętość roztworu (i w pewnym stopniu kolby) zależy od temperatury. Po rozpuszczaniu roztwór bywa cieplejszy lub chłodniejszy, więc natychmiastowe ustawienie menisku na kresce może dać złą objętość po ostygnięciu/ogrzaniu. Odczekanie stabilizuje temperaturę i ogranicza błąd stężenia.
Po ostygnięciu objętość zwykle się zmniejszy i menisk znajdzie się poniżej kreski. W praktyce oznacza to, że rzeczywista objętość końcowa będzie inna niż zakładana, a stężenie roztworu ulegnie zmianie (najczęściej będzie wyższe niż planowano). To typowy błąd przy sporządzaniu roztworów.
Ciecze i materiały (w tym szkło) rozszerzają się wraz ze wzrostem temperatury. Jeśli roztwór ma inną temperaturę niż warunki odniesienia szkła miarowego, to odczyt na kresce nie odpowiada "właściwej" objętości w temperaturze pracy. W analizie ilościowej przekłada się to bezpośrednio na błąd stężenia.
Nie. Mieszanie zapewnia jednorodność stężenia w całej objętości, ale nie usuwa błędu wynikającego z różnicy temperatur między roztworem a otoczeniem. Nawet idealnie wymieszany, lecz cieplejszy roztwór będzie miał inną objętość niż po ustabilizowaniu temperatury. Dlatego zwykle trzeba i odczekać, i potem mieszać.
Miesza się po częściowym rozcieńczeniu (żeby ułatwić rozpuszczenie) oraz obowiązkowo po dopełnieniu do kreski, aby roztwór był jednorodny. Najczęściej robi się to przez kilkukrotne odwrócenie szczelnie zamkniętej kolby. Samo "dolewanie do kreski" bez końcowego wymieszania może zostawić gradient stężenia.
Kontrakcja jest szczególnie istotna przy mieszaniu niektórych cieczy (np. woda z alkoholem) oraz przy roztworach o dużym efekcie cieplnym mieszania. W typowych roztworach wodnych wielu soli głównym, uniwersalnym powodem zwłoki przed dopełnieniem do kreski jest jednak stabilizacja temperatury, bo ona najbardziej wpływa na objętość i końcowe stężenie.
Kolbę stawia się na poziomej powierzchni, a oko ustawia na wysokości kreski, by uniknąć błędu paralaksy. Dla większości roztworów wodnych odczytuje się dolną część menisku (najniższy punkt krzywizny) pokrywającą się z kreską. Po ustawieniu do kreski roztwór należy jeszcze dokładnie wymieszać.
W praktyce dąży się do tego, aby roztwór i kolba były w temperaturze zbliżonej do warunków laboratorium, a przede wszystkim do temperatury, przy której wykonuje się odczyt. Nie zawsze musi to być "dokładnie" temperatura pokojowa, ale musi być stabilna. Najważniejsze jest uniknięcie sytuacji, gdy roztwór wyraźnie stygnie lub ogrzewa się po dopełnieniu.
Ponieważ celem odczekania jest poprawność objętości (a więc i stężenia), a to zależy przede wszystkim od zjawisk fizycznych: temperatury i rozszerzalności. Równowagi chemiczne, takie jak dysocjacja, zwykle nie determinują momentu dopełnienia w kolbie miarowej w takim stopniu jak zmiana objętości przy zmianie temperatury. To częsta pomyłka pojęciowa.
Najczęstsze to: dopełnianie do kreski, gdy roztwór ma inną temperaturę niż otoczenie; brak końcowego wymieszania; odczyt menisku z błędem paralaksy; uzupełnianie zbyt szybko (przelanie ponad kreskę); przenoszenie roztworu z naczynia bez dokładnego wypłukania. Każdy z nich może zmienić stężenie roztworu.
info

To pytanie poprawnie rozwiązuje 57% zdających egzamin. średnie

Według specjalistów z branży: "Po rozpuszczeniu substancji roztwór w kolbie miarowej może mieć inną temperaturę niż otoczenie."

Źródła:

  • Daniel C. Harris, "Quantitative Chemical Analysis", rozdział dotyczący przygotowania roztworów i szkła miarowego (volumetric glassware)
  • Douglas A. Skoog, Donald M. West, F. James Holler, Stanley R. Crouch, "Fundamentals of Analytical Chemistry", część o pomiarach objętości i sporządzaniu roztworów
  • J. Mendham, R. C. Denney, J. D. Barnes, M. J. K. Thomas, "Vogel's Textbook of Quantitative Chemical Analysis", dział: roztwory standardowe i aparatura miarowa

Materiały:

  • Podręcznik z chemii analitycznej ilościowej (dział: szkło miarowe i sporządzanie roztworów)
  • Instrukcje BHP i procedury wewnętrzne laboratorium dotyczące przygotowania roztworów
  • Materiały szkolne o rozszerzalności cieplnej cieczy i szkła oraz o błędach pomiaru objętości

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego