Vrijwel elk analytisch of biologisch experiment begint met een oplossing. De kwaliteit van die oplossing — de juistheid van de concentratie, de zuiverheid, de stabiliteit en de traceerbaarheid — bepaalt de bovengrens van wat u met uw meting kunt aantonen. Een titrant met 0,5 % concentratieafwijking geeft 0,5 % bias in het resultaat; een standaardoplossing die in vier weken 3 % verdampt, verschuift uw kalibratielijn onherstelbaar. Dit artikel behandelt de algemene werkregels voor het bereiden van oplossingen: berekenen, wegen, oplossen, aanvullen, meten, bewaren en documenteren — met de valkuilen die het verschil maken tussen «het lijkt goed» en «het is reproduceerbaar goed». Voor specifieke onderwerpen zoals bufferbereiding, verdunningsreeksen en de conceptverschillen tussen molariteit, molaliteit en normaliteit verwijzen we naar de betreffende achtergrondartikelen.
Voor snelle berekeningen kunt u onze molariteitscalculator, verdunningscalculator, m/v- en v/v-calculator en m/m-calculator gebruiken; dit artikel richt zich op de onderliggende werkregels en de praktische uitvoering.
Een oplossing is een homogeen mengsel van één of meer opgeloste stoffen (solutes) in een oplosmiddel (solvent). In het lab is water het meest gebruikte oplosmiddel, gevolgd door alcoholen, gebufferde zoutoplossingen en organische oplosmiddelen voor niet-polaire componenten. De concentratie beschrijft hoeveel opgeloste stof per hoeveelheid oplossing of oplosmiddel aanwezig is; de gangbare eenheden zijn mol/L (molariteit), mol/kg (molaliteit), g/L, m/m %, m/v % en v/v %. Voor de conceptuele verschillen tussen deze eenheden en de omrekening ertussen zie molariteit, molaliteit en normaliteit.
Bereiden is meer dan afwegen en oplossen. Elke fout — een onjuiste massa, een verkeerd volume, een verontreinigd oplosmiddel, een niet-verwerkte kristalwaterfractie — plant zich direct door in het eindresultaat. Bij ISO 17025-geaccrediteerd werk is de bereiding daarom een gecontroleerde processtap: op elke stap is een specificatie, een verantwoordelijke en een controlepunt vastgelegd. Ook zonder formele accreditatie loont die aanpak zichzelf terug in reproduceerbaarheid en tijdwinst bij het opsporen van analysefouten.
Een oplossing is thermodynamisch stabiel en optisch helder: de opgeloste deeltjes zijn kleiner dan circa 1 nm en de compositie is op moleculair niveau homogeen. Een suspensie bevat vaste deeltjes die niet oplossen maar in het medium worden gedispergeerd (bijvoorbeeld een celkweek, een BaSO4-suspensie of een enzympreparaat op silicagel); de deeltjes bezinken op termijn en moeten voor gebruik geresuspendeerd worden. Een emulsie is een dispersie van niet-mengbare vloeistoffen (olie in water of andersom), gestabiliseerd met een emulgator. Emulsies en suspensies vereisen andere werkregels dan echte oplossingen — homogeniseren voor bemonstering, andere houdbaarheid, andere pipetteertechniek — en vallen buiten het bestek van dit artikel.
De eerste ontwerpkeuze is welke concentratieeenheid u documenteert en op basis waarvan u afweegt. Voor waterige oplossingen bij kamertemperatuur werkt vrijwel iedereen met molariteit (mol/L) of met een massa- of volumepercentage, omdat maatkolven en pipetten op volume gekalibreerd zijn. Werkt u met sterk variërende temperaturen, met colligatieve eigenschappen (vriespuntsdaling, osmose) of met zeer geconcentreerde oplossingen waar volumecontractie speelt, dan is molaliteit (mol/kg) betrouwbaarder. Werkt u met viskeuze of niet-waterige oplosmiddelen die lastig af te pipetteren zijn, dan is een massa/massa-benadering (m/m %) vaak praktischer omdat u alles gravimetrisch bepaalt en niet meer met een maatkolf hoeft te werken. De achtergrond en omrekening tussen deze eenheden is elders beschreven.
Een tweede keuze is hoeveel oplossing u werkelijk nodig heeft. Bereid nooit meer dan het gebruik binnen de houdbaarheidstermijn rechtvaardigt — grote hoeveelheden onnodig lang bewaren is geld verspillen aan chemicaliën en tegelijk risico opzoeken (evaporatie, contaminatie, groei van micro-organismen). Voor eenmalige experimenten volstaan doorgaans 50–250 mL; voor routineanalyse zijn 500 mL tot 2 L gangbaar; standaardoplossingen voor kalibratie worden vaak in 1 L bereid en bij 4 °C bewaard.
Werk u bij kamertemperatuur met waterige oplossingen en meet u concentratieafhankelijke reacties, kies dan molariteit (mol/L). Bepaalt u een colligatieve eigenschap of werkt u bij afwijkende temperatuur, kies dan molaliteit (mol/kg). Voor handelschemicaliën, farmacopees en veel industriële specificaties is m/m % gangbaar, omdat de opgave temperatuuronafhankelijk is. Voor mengsels van vloeibare oplosmiddelen (bijvoorbeeld ethanol-water 70 %) is v/v % praktisch, met de kanttekening dat het eindvolume door contractie kan afwijken van de som van de deelvolumes. Zie voor de rekenpraktijk de artikelen over gewichtspercentage (m/m %) en massa/volume- en volume/volume-percentages.
Een oplossing kan nooit zuiverder zijn dan de zwakste van haar componenten. Drie categorieën verdienen expliciete aandacht: het oplosmiddel (meestal water), de vaste of vloeibare opgeloste stof, en het glas- en meetmateriaal waarmee u werkt.
Leidingwater bevat calcium, magnesium, chloride, sulfaat en organische sporeverontreinigingen die met vrijwel elke analyse interfereren. Voor bereiding gebruikt u ten minste gedestilleerd of gedeïoniseerd water; voor spooranalyse, HPLC en moleculair-biologisch werk is ultrapuur water van Type I (ISO 3696, geleidbaarheid < 0,1 µS/cm, TOC < 10 ppb) de standaard. Type II is bruikbaar voor de meeste routine-analyses; Type III voor spoelen en algemene bereidingen. Het volledige overzicht van watertypen, hun eigenschappen en wanneer welk type geschikt is, vindt u in het artikel over waterkwaliteit in het laboratorium. Praktische regel: voor kalibratiestandaarden en bufferbereiding gebruikt u nooit onbewerkt leidingwater, ook niet «even snel» — de matrixafwijking is niet reproduceerbaar.
De handel voert chemicaliën in verschillende zuiverheidsgraden: technisch, pro analysi (p.a., analytical reagent), pharmacopea-kwaliteit (Ph. Eur., USP), HPLC-graad, LC-MS-graad, ACS-reagent en ultrapuur voor spooranalyse. De grens tussen «voldoende» en «beter» ligt bij de detectielimiet van uw methode: gebruikt u een chemicalie met 99,5 % zuiverheid voor een spoormeting van 10 ppb, dan zit u met 0,5 % verontreiniging al ver boven uw meetdoel. Voor titratiestandaarden en kalibratieoplossingen gebruikt u primaire standaarden: chemicaliën met gecertificeerde zuiverheid > 99,9 %, stabiele stoichiometrie, geen kristalwatervariatie en een certificaat van analyse (CoA).
Let bij hygroscopische en waterhoudende chemicaliën op de werkelijke stoichiometrie. Natriumcitraat wordt geleverd als watervrij zout (Na3C6H5O7, Mw 258,07) of als dihydraat (Mw 294,10); wie zonder controle 258 g afweegt van de dihydraatvorm, doseert 12 % te weinig actief zout. Controleer altijd het etiket en de veiligheidsinformatiefiche (SDS) voor de exacte vorm, de molaire massa (zie molaire massa berekenen) en eventuele actieve-stof-percentages voor onzuivere handelsproducten.
Volumetrisch glaswerk (maatkolven, pipetten, buretten) wordt onderverdeeld in klasse A en klasse B. Klasse A heeft een tolerantie van typisch < 0,1 % en is de standaard voor analytisch werk; klasse B heeft tweemaal de tolerantie en volstaat voor routinebereidingen. Elk kolf, elke pipet en elke buret heeft een referentietemperatuur — meestal 20 °C — waarbij het aangeduide volume klopt. Wilt u een oplossing op 25 °C bereiden, dan is de kolf strikt genomen 0,10 % te ruim; voor de meeste toepassingen is dat verwaarloosbaar, maar bij farmacopee-titraties telt het mee. Zie het overzicht over laboratoriumglaswerk voor kalibratie, gebruik en het verschil tussen «TC» (to contain) en «TD» (to deliver) markeringen.
Reinig glaswerk voor bereiding altijd met de juiste procedure: eerst spoelen met leidingwater, dan met gedeïoniseerd water, en bij spoortoepassingen driemaal naspoelen met ultrapuur water. Voor sporenmetaalanalyse is een zure spoeling (verdund HNO3) verplicht; voor organische sporen een oplosmiddelspoeling. Nooit met een borstel schuren in maatglaswerk — krassen op de wand veranderen de meniscusvorm en dus het afleesbare volume. Zie ook het achtergrondartikel over reinigingsmiddelen in het laboratorium.
Onderstaand stappenplan geldt voor de meeste waterige oplossingen en levert een reproduceerbare oplossing met bekende concentratie en traceerbare herkomst.
De opgeloste stof draagt zelf bij aan het eindvolume — voor verdunde oplossingen minder dan 1 %, voor geconcentreerde oplossingen enkele procenten. Wie eerst tot het eindvolume aanvult en dan pas oplost, krijgt een oplossing waarvan het volume na oplossen een fractie afwijkt van de kolfmarkering; de daadwerkelijke concentratie is dan onbekend. Bovendien is oplossen in een maatkolf mechanisch ongemakkelijk (nauwe hals, klein oppervlak voor het roervlokje). De juiste volgorde is: oplossen in ruime hoeveelheid oplosmiddel in een bekerglas of erlenmeyer, kwantitatief overbrengen naar de maatkolf, temperatuur laten uitvloeien, en pas aanvullen tot de streep.
Het oplossen zelf is een fysisch-chemisch proces met warmteuitwisseling, oploskinetiek en soms een chemische reactie. Drie factoren bepalen of het goed of mis gaat.
Oplosbaarheid — voor de meeste zouten stijgt de oplosbaarheid met de temperatuur, maar er zijn uitzonderingen (Ca(OH)2, Na2SO4 boven 32 °C). Raadpleeg bij twijfel de SDS of de fabrikantdocumentatie. Wanneer u een oplossing wilt bereiden dichtbij de oplosbaarheidsgrens, houd rekening met neerslag bij afkoeling: bereid altijd bij dezelfde temperatuur als waarop u zult werken.
Oploswarmte — sommige zouten (NH4NO3, KNO3, ureum) lossen sterk endotherm op en koelen de oplossing 5–15 °C af; anderen (NaOH, KOH, geconcentreerde zuren) geven veel warmte af. Sterke opwarming of afkoeling verandert het volume van de oplossing en dus de gemeten concentratie; bovendien kunnen thermolabiele componenten (enzymen, sommige indicatoren) beschadigen. Laat de oplossing altijd op referentietemperatuur komen voordat u aanvult tot de streep.
Oplossnelheid — hangt af van deeltjesgrootte, roeren en oppervlak. Grove kristallen of pellets kunnen tientallen minuten tot uren oplostijd vragen; poeders zijn sneller maar geven stofoverdracht. Voor Tris-base en andere hygroscopische poeders geldt: geduldig roeren, niet verwarmen (Tris is beperkt stabiel bij verhoogde temperatuur).
Bij de bereiding van verdund geconcentreerd zuur (H2SO4, HCl, HNO3, H3PO4) geldt de vaste regel: giet langzaam het geconcentreerde zuur in het water, niet andersom. De hydratatiewarmte is aanzienlijk — voor zwavelzuur ongeveer 80 kJ per mol H2SO4 — en wordt in eerste instantie geabsorbeerd door de grote massa water. Andersom (water op zuur) ontstaat er lokaal een dunne waterlaag boven de dichte zuurfase; die laag kan slagartig koken (steam explosion) met spatten van heet, geconcentreerd zuur als gevolg. De ezelsbrug in het Nederlands: «Zuur in water, dat is beter; water op zuur, dat is puur venijn.» Werk altijd in een zuurkast of onder afzuiging, met veiligheidsbril, chemicaliënbestendige handschoenen en zuurbestendige labjas.
Dezelfde regel geldt in aangepaste vorm voor sterk basische oplossingen: los NaOH- of KOH-pastilles langzaam op in ruim water, niet omgekeerd, en niet in een gesloten fles die door drukopbouw kan bezwijken. Bij zeer geconcentreerde basen (> 10 M) koelt de oplossing bij voorkeur op een ijsbad tijdens de bereiding.
Wanneer een oplossing meer dan één opgeloste stof bevat — bijvoorbeeld een reactiebuffer met zout, chelator en substraat — kan de volgorde van toevoegen bepalend zijn. Twee stelregels helpen: (1) los eerst de meest oplosbare of grootste massa op, dan de minder oplosbare of kleinere massa's; (2) voeg pH-instellers pas toe nadat alle componenten zijn opgelost, omdat sommige componenten (fosfaten, boraten) andere neerslaan wanneer de pH ver van hun oplosbaarheidsvenster ligt. Voor celkweekmedia: los pas hitte-labiele componenten (vitamines, groeifactoren) op nadat het hoofdmedium op de gewenste pH en temperatuur is; die worden bij voorkeur uit een geconcentreerde stock toegevoegd na filtratie.
Sommige stoffen — NaOH, KOH, CaCl2-anhydraat, P2O5, LiCl, veel Tris-varianten — nemen actief vocht op uit de lucht. Een geopende fles NaOH-pellets kan binnen enkele uren enkele procenten van zijn massa aan water opnemen, waardoor de gewogen hoeveelheid systematisch te laag is. Werk voor deze chemicaliën met een exsiccator, weeg zo snel mogelijk, en gebruik voor kritisch werk een vers geopende fles of een primair standaardtitrant. Voor titrimetrie geldt dat NaOH-oplossingen altijd getitreerd worden tegen een primair standaard (kaliumwaterstoftalaat, KHP) na bereiding — de nominale concentratie op basis van afweging is voor NaOH nooit voldoende betrouwbaar.
Ethanol, methanol, aceton, ammoniak en verdunde zuren verdampen merkbaar tijdens het overbrengen en het aanvullen. Werk snel, sluit het reactievat direct na bereiding en bewaar in een luchtdichte fles of onder inert gas. Voor mobiele fasen in HPLC: filtreer en ontgas voor gebruik; voor GC: gebruik oplosmiddelen van HPLC- of GC-graad om baseline-drift en spookpieken te voorkomen. Voor concentratieopgaven van vluchtige oplosmiddelen (bijvoorbeeld ethanol 70 % v/v) is de opgegeven verhouding gedefinieerd bij een specifieke temperatuur (meestal 20 °C); bij hogere temperatuur is de daadwerkelijke concentratie lager.
Voor stoffen met beperkte wateroplosbaarheid (veel farmaca, apolaire kleurstoffen, sommige aminozuren) zijn er drie standaardstrategieën: oplossen bij verhoogde temperatuur, gebruik van een hulpoplosmiddel (DMSO, ethanol) tot een concentratie die het uiteindelijke medium niet verstoort, of oplossen bij een pH waar de stof geïoniseerd en dus beter oplosbaar is. Zo lost tyrosine slecht op bij pH 6–8 maar goed bij pH < 2 of > 10; verdun daarna terug naar de werk-pH en accepteer eventuele lokale neerslag rond het isoelektrische punt. Voor sporenanalyse van slecht oplosbare organische verbindingen is adsorptie aan glas en polypropyleen een klassieke bron van verlies; zie het artikel over laboratoriumplastics en verbruiksmaterialen.
Bij vloeistof-vloeistofmengsels — bijvoorbeeld ethanol/water 96/4 of methanol/water 20/80 — treedt volumecontractie op: het eindvolume is kleiner dan de som van de deelvolumes. Voor ethanol/water bedraagt de contractie bij 40/60 v/v ongeveer 3 %. Werk daarom bij nauwkeurig werk gravimetrisch (weeg beide componenten) of vul altijd op eindvolume aan in plaats van de volumes vooraf op te tellen. Voor concentratieopgaven in m/m % is er geen contractieprobleem, want massa is additief; voor v/v % wel.
Alle volumetrisch glaswerk is gekalibreerd bij een referentietemperatuur, meestal 20 °C. Werkt u bij 25 °C, dan is de kolf 0,10 % te ruim door thermische uitzetting van glas en oplossing. Voor waterige oplossingen bij kamertemperatuur is dat verwaarloosbaar voor routinewerk, maar bij farmacopee-analyses en gecertificeerde referentiematerialen wordt de correctie doorgerekend volgens gepubliceerde tabellen. Werkt u bij extreme temperatuur (0 °C, 60 °C), dan ligt de volumecorrectie in de orde van 0,5–1 % en is doorrekenen verplicht.
Voor gravimetrische bereiding (weeg alle componenten en bereken de concentratie uit massa's) vervalt de temperatuurafhankelijkheid grotendeels, want u werkt in massa's die niet met temperatuur variëren. Alleen bij omzetten naar molariteit (mol/L) heeft u dan een dichtheid nodig, en die is wel temperatuurafhankelijk. Voor waterige oplossingen bij 20 °C is de dichtheid nabij 1,000 kg/L en is de omzetting simpel; voor geconcentreerde oplossingen (zwavelzuur 96 %, HCl 37 %) staat de dichtheid op het etiket vermeld en gebruikt u die voor de conversie.
Gevraagd: 1,00 L HCl 1,00 M vanuit geconcentreerd zoutzuur (37 % m/m, dichtheid 1,19 kg/L, Mw HCl = 36,46 g/mol).
Concentratie van het uitgangsmateriaal: c = (0,37 · 1,19 · 1000) / 36,46 = 12,08 mol/L. Uit C1V1 = C2V2: V1 = (1,00 · 1,00) / 12,08 = 0,0828 L = 82,8 mL. Werkwijze: giet circa 800 mL gedestilleerd water in een maatkolf van 1 L, voeg langzaam 82,8 mL geconcentreerd HCl toe (zuur op water), laat op temperatuur komen, vul aan tot de streep en meng. Standaardiseer indien nodig door titratie tegen een primair standaard (Na2CO3).
Elke oplossing heeft een houdbaarheidstermijn die afhangt van de chemische stabiliteit van de opgeloste stof, de gevoeligheid voor licht, oxidatie, hydrolyse en microbiële groei. Enkele richtlijnen uit de laboratoriumpraktijk:
Bewaar oplossingen altijd in een fles die u vooraf gespoeld heeft met een klein volume van de oplossing zelf; zo voorkomt u verdunning door restant spoelwater. Etiketteer met bereidingsdatum, houdbaarheidsdatum en operatorinitialen. Voor lichtgevoelige stoffen (jodide, indoor, vitamine A) gebruikt u bruinglas of aluminium-omhulde flessen.
Bereid opnieuw wanneer (a) de houdbaarheidsdatum verstreken is, (b) de fles langer dan een week geopend is geweest bij een vluchtig of hygroscopisch product, (c) er neerslag of troebeling zichtbaar is, of (d) de pH bij hercontrole meer dan 0,1 eenheid van de gedocumenteerde waarde afwijkt. Bij twijfel en beperkte hoeveelheden is opnieuw bereiden altijd goedkoper dan een reeks foutieve metingen.
Voor elke bereide oplossing legt u minimaal vast: identificatie (naam, concentratie, oplosmiddel), grondstoffen (fabrikant, artikelnummer, lotnummer, vervaldatum, zuiverheidsgraad), apparatuur (balans-ID, pipet-ID, meter-ID, met datum van laatste kalibratie), procedure (afwegingen, gemeten pH, temperatuur, opmerkingen), en de operator met datum. Deze gegevens horen thuis in een gebonden labjournaal, een ELN of, bij gestandaardiseerd werk, in een bereidingsregistratiesysteem dat aan ISO 17025-eisen voldoet.
Traceerbaarheid maakt het mogelijk om na een afwijkend meetresultaat retrospectief vast te stellen of de oplossing zelf schuld is, of dat het probleem elders in de meetketen ligt. Voor gecertificeerde referentiematerialen en primaire standaarden bewaart u de SDS en het analysecertificaat (CoA) samen met het labjournaal; deze documenten leggen de metrologische keten vast tot aan de nationale of internationale standaard.
Een oplossing kent vier vaste kenmerken. Ten eerste is ze homogeen op moleculair niveau: elk deelvolume heeft dezelfde samenstelling. Ten tweede is ze optisch helder: de opgeloste deeltjes zijn kleiner dan circa 1 nm en verstrooien geen zichtbaar licht (geen Tyndall-effect). Ten derde is de oplossing thermodynamisch stabiel: er treedt bij bewaren geen fasescheiding op zolang de temperatuur en druk niet ver van de bereidingscondities afwijken. Ten vierde zijn de fysische eigenschappen — dichtheid, brekingsindex, geleidbaarheid, viscositeit, oppervlaktespanning — reproduceerbaar te meten en functies van de concentratie. Wijkt een van deze kenmerken af (troebeling, neerslag, kleurverschuiving, gradiënten), dan is er strikt genomen geen oplossing meer, maar een suspensie, emulsie of een oplossing die buiten haar stabiliteitsgebied wordt gebracht.
Oplossingen worden ingedeeld naar het oplosmiddel (waterige, alcoholische, organische en niet-waterige oplossingen), naar de fase van de opgeloste stof (vast-in-vloeistof, vloeistof-in-vloeistof, gas-in-vloeistof) en naar de verzadigingsgraad. Een onverzadigde oplossing bevat minder opgeloste stof dan bij de gegeven temperatuur maximaal oplosbaar is; er kan nog stof bij. Een verzadigde oplossing bevat precies de maximaal oplosbare hoeveelheid — extra toegevoegde stof lost niet meer op. Een oververzadigde oplossing bevat tijdelijk meer dan de evenwichtsoplosbaarheid, meestal bereikt door verhitten en gecontroleerd afkoelen; deze toestand is meta-stabiel en slaat bij storing spontaan neer. In de analytische praktijk werkt u vrijwel altijd met onverzadigde oplossingen; verzadigde referentieoplossingen komen voor bij kalibratie van conductiviteitsmeters (verzadigd KCl) en bij enkele farmacopee-methoden.
De meest voorkomende bereidingen in een laboratorium zijn (a) bufferoplossingen zoals fosfaatbuffer (PBS), Tris-HCl en acetaatbuffer voor pH-stabilisatie; (b) zoutoplossingen zoals 0,9 % NaCl (fysiologisch zout) en 3 M KCl (referentieelektrolyt); (c) zure en basische titranten zoals 0,1 M HCl, 0,1 M NaOH en 0,01 M EDTA; (d) indicatoroplossingen zoals fenolftaleïne 1 % in ethanol en methyloranje 0,1 % in water; (e) reagensoplossingen voor kleuring en bepaalde analyses (Lugol, biuret, Bradford); en (f) standaardoplossingen voor kalibratie van fotometers, chromatografen en pH-meters. De algemene werkregels in dit artikel gelden voor al deze categorieën; specifieke toepassingen — buffers, verdunningsreeksen en pH-standaarden — worden in de gelinkte achtergrondartikelen behandeld.
Een vloeistof-vloeistof-oplossing is een homogeen mengsel van twee (of meer) mengbare vloeistoffen, bijvoorbeeld ethanol in water, aceton in water of methanol in acetonitril. Alleen mengbare vloeistoffen vormen een echte oplossing; onmengbare combinaties (olie in water) leveren een emulsie of een fasescheiding. Twee eigenschappen zijn specifiek voor vloeistof-vloeistof-oplossingen: (1) er treedt vaak volumecontractie op — het eindvolume is kleiner dan de som van de deelvolumes, doordat de moleculen door onderlinge interactie dichter opeen pakken; voor ethanol/water 40/60 v/v is de contractie circa 3 %; en (2) de dichtheid van de oplossing is een niet-lineaire functie van de compositie. Voor nauwkeurig werk bereidt u vloeistof-vloeistof-mengsels daarom bij voorkeur gravimetrisch (weeg beide componenten) of u vult altijd op eindvolume aan in plaats van de deelvolumes op te tellen. De opgave in m/m % heeft geen last van contractie, in v/v % wel.
Een 1 % m/v-oplossing bevat per definitie 1 gram opgeloste stof in 100 mL eindoplossing, dus 10 mg/mL of 10 g/L. Een 5 % m/v-oplossing komt overeen met 50 mg/mL of 50 g/L, een 0,5 % m/v-oplossing met 5 mg/mL. Voor een 1 % m/m-oplossing (1 g stof in 100 g eindoplossing) is de omrekening naar g/L afhankelijk van de dichtheid van de oplossing; voor verdunde waterige oplossingen bij kamertemperatuur (ρ ≈ 1,00 g/mL) is m/m en m/v numeriek vrijwel gelijk. Voor een 2 % m/v-oplossing dus 20 mg/mL. Voor de omrekening naar molariteit deelt u de massaconcentratie door de molaire massa. Zie voor uitgewerkte voorbeelden de m/v-calculator en de m/m-calculator.
Voor een m/v-oplossing geldt: massa (g) = percentage / 100 · volume (mL). Rekenvoorbeeld — 250 mL fysiologisch zout (0,9 % m/v NaCl): 0,9 / 100 · 250 = 2,25 g NaCl. Werkwijze: weeg 2,25 g NaCl af op een balans, breng over in een bekerglas, los op in circa 200 mL gedestilleerd water, breng over naar een maatkolf van 250 mL en vul aan tot de streep. Voor een m/m-oplossing weegt u zowel de opgeloste stof als het oplosmiddel — voorbeeld 100 g 5 % m/m NaCl: 5,00 g NaCl in 95,00 g water; geen maatkolf nodig. Voor uitgewerkte formules en meer voorbeelden zie m/v- en v/v-percentages en gewichtspercentage (m/m).
Fenolftaleïne is slecht wateroplosbaar; de standaard indicatoroplossing wordt bereid in ethanol of ethanol-water. Voor een klassieke 1 % m/v-oplossing: los 1,0 g fenolftaleïnepoeder op in circa 60 mL ethanol 96 % in een bekerglas, roer tot volledig helder, breng over naar een maatkolf van 100 mL en vul aan tot de streep met ethanol 96 % of met een 1:1-mengsel ethanol/gedestilleerd water. Voor een 0,5 % oplossing halveert u de fenolftaleïnemassa tot 0,5 g. Bewaar in een bruine druppelfles beschermd tegen licht; houdbaar 6–12 maanden. Fenolftaleïne is kleurloos onder pH 8,2 en roze/paars boven pH 10,0, met een gradueel omslagtraject daartussen; in zure media (azijn, citroensap) blijft de kleur dus kleurloos. Raadpleeg voor de eigen veiligheid altijd het veiligheidsinformatieblad: fenolftaleïne is als CMR-verdachte stof geklasseerd en vraagt bewuste omgang.
Fenolftaleïne is een pH-indicator waarvan de kleur bepaald wordt door de moleculaire structuur, en die structuur is pH-afhankelijk. Onder pH 8,2 komt fenolftaleïne voor in de lactonvorm: een gesloten, kleurloos molecuul zonder uitgebreid geconjugeerd systeem. Boven pH 8,2 deprotoneert het molecuul en opent de lactonring; er ontstaat een chinoïde vorm met een uitgebreid geconjugeerd π-systeem dat zichtbaar licht in het groene deel van het spectrum absorbeert, waardoor de complementaire kleur — roze tot paarsrood — waarneembaar is. Boven pH 13 slaat de kleur weer om naar kleurloos doordat een tweede deprotonering optreedt en het geconjugeerde systeem opnieuw wordt onderbroken. Dit maakt fenolftaleïne bruikbaar als indicator voor sterk zuur-basetitraties met een equivalentiepunt in het gebied pH 8,3–10,0, maar ongeschikt voor zeer alkalische systemen boven pH 13.
Methyloranje is goed wateroplosbaar. Voor een standaard 0,1 % m/v-oplossing: los 0,10 g methyloranje op in circa 70 mL gedestilleerd water, verwarm licht (max. 40 °C) tot alles is opgelost, laat afkoelen tot kamertemperatuur en vul aan tot 100 mL in een maatkolf. Methyloranje slaat om van rood (pH < 3,1) via oranje (pH 3,1–4,4) naar geel (pH > 4,4) en wordt vooral gebruikt bij sterke zuur-basetitraties met een equivalentiepunt in het zure gebied. Bewaar in een druppelfles op kamertemperatuur; houdbaar circa één jaar.
Oplossen is het uiteenvallen van een vaste stof, vloeistof of gas in individuele deeltjes (moleculen of ionen) die vervolgens omringd worden door oplosmiddelmoleculen — de solvatatie. Voor water heet dit proces hydratatie. De totale energiebalans bestaat uit drie termen: het opbreken van rooster- of intermoleculaire bindingen in de opgeloste stof kost energie, het opbreken van oplosmiddel-oplosmiddel-bindingen kost energie, en de nieuwe oplosmiddel-oplosstof-interacties leveren energie op. Is de nettobalans negatief, dan lost de stof spontaan op (thermodynamisch gunstig); is hij positief, dan is oplossen alleen mogelijk bij verhoogde temperatuur of via een hulpoplosmiddel. Dit verklaart waarom sommige stoffen bij verwarming beter oplossen en andere juist minder — de balans tussen enthalpie en entropie is per stof anders.
Op elk weegvat blijft na de eerste overdracht een dun laagje chemicalie achter — voor een fijne kristalstof of hygroscopisch poeder tot enkele procenten van de afgewogen massa. Door twee tot drie keer na te spoelen met oplosmiddel en de spoelvloeistof mee over te brengen, garandeert u dat de volledige afgewogen massa in de oplossing terechtkomt. Bij extreem kleine hoeveelheden (< 10 mg) is dit onvermijdelijk de grootste bron van bias en werkt u bij voorkeur direct in het uiteindelijke reactievat.
Voor onkritisch werk (spoelvloeistof, mediumbijvulling) volstaat een maatcilinder of gegradueerde beker; voor kwantitatief analytisch werk niet. De tolerantie van een maatcilinder klasse A is ongeveer 1 %, van een maatkolf klasse A minder dan 0,1 %. Voor kalibratiestandaarden en titranten gebruikt u altijd een maatkolf klasse A.
Een primaire standaard heeft een gecertificeerde zuiverheid van > 99,9 %, is niet-hygroscopisch (of eenvoudig te drogen), heeft een hoge molaire massa (kleine relatieve weegfout), is stabiel bij bewaring en heeft een bekende, ondubbelzinnige stoichiometrie. Voorbeelden zijn kaliumwaterstoftalaat (KHP) voor zuur-basetitratie, natriumcarbonaat voor zuurstandaardisatie, kaliumdichromaat en kaliumjodaat voor redoxstandaardisatie, en zilvernitraat voor argentometrie. Het volledige overzicht met selectiecriteria vindt u in het artikel primaire standaarden in de analytische chemie.
Een analytische balans (4 decimalen) heeft bij een afweging van 1 g een relatieve onzekerheid van 0,01 % — één orde beter dan de tolerantie van klasse A maatglaswerk (~ 0,1 %). Bovendien is massa niet temperatuurafhankelijk, terwijl volume dat wel is. Voor primaire standaardisatie en referentiematerialen wordt daarom vrijwel altijd gravimetrisch gewerkt. Zie ook het artikel pipetteren in het laboratorium voor de vergelijking van gravimetrische en volumetrische liquid-handling.
De houdbaarheid hangt af van chemische stabiliteit, temperatuur, lichtgevoeligheid en microbiologische risico's. Voor waterige buffers zonder conserveringsmiddel is 2–4 weken bij 4 °C gangbaar; voor zure of basische oplossingen enkele maanden; voor enzymen dagen tot weken; voor vluchtige mobiele fasen vaak slechts één dag. De veiligste regel is: raadpleeg voor gestandaardiseerde toepassingen de SOP of farmacopee, en voor eigen protocollen documenteer de houdbaarheidstermijn op basis van stabiliteitstests.
Op maatglaswerk staat een aanduiding «TC» (to contain, in het Duits «In») of «TD» (to deliver, «Ex»). Een TC-kolf houdt exact het aangeduide volume vast — dat is wat maatkolven doen. Een TD-pipet levert het aangeduide volume af, met acceptatie van een klein residu dat aan de wand achterblijft. Het verschil is klein maar essentieel: leegblazen van een TD-pipet is een fout, want de kalibratie houdt al rekening met het achterblijvende residu. Details en tolerantieklassen: zie over laboratoriumglaswerk.
Nee. Voor gebruikelijke buffers (fosfaat pH 7,4, acetaat pH 4,5) waarvan u de exacte molverhouding weegt uit primaire zoutvormen, ligt de pH binnen ± 0,1 eenheid van de doelwaarde zonder titratie. Voor buffers met commerciële «base» (Tris-base, HEPES-vrij zuur) en voor kritisch analytisch werk is een gekalibreerde pH-meter onmisbaar. De uitgebreide uitleg over Henderson-Hasselbalch en bufferbereiding staat in buffers bereiden en bufferkeuze.
Conservering (azide, thimerosal, benzoëzuur) voorkomt microbiële groei maar reageert soms met de analyt of stoort de detectie. Voor spooranalyse, MS-toepassingen en biologische assays zijn conserveringsmiddelen vaak ongewenst. In die gevallen is vers bereiden — desnoods dagelijks — betrouwbaarder dan een langer bewaarde oplossing met bewaarmiddel. Voor grootschalige routinemetingen zonder gevoeligheid voor conservering is een geconserveerde oplossing juist efficiënter en reproduceerbaarder.
Drift na titratie kan drie oorzaken hebben: onvolledig opgeloste chemicalie (langer roeren), CO2-absorptie bij basische buffers (werk onder inert gas of gebruik ontgast water), of instabiliteit van de opgeloste componenten (verkeerde bufferkeuze). Wacht minimaal 30 seconden na iedere druppel titrant voor u afleest. Blijft de drift bestaan, controleer dan de kalibratie van de pH-meter en de temperatuurcompensatie.
Ja, mits u disciplineert. Werk per bereiding stap voor stap alle handelingen uit voordat u aan de volgende begint, gebruik voor elke chemicalie een aparte spatel of pipetpunt om kruisbesmetting te voorkomen, en etiketteer direct — een bekerglas zonder etiket op een bezette werkbank is een fout die zich vroeg of laat uitbetaalt. Voor complexe of veiligheidskritische bereidingen (zure verdunningen, cytotoxische stoffen) altijd één-voor-één werken.
Een technisch correct bereide oplossing kenmerkt zich door vier eigenschappen: de concentratie klopt binnen de gespecificeerde tolerantie (typisch ± 1 % voor analytisch werk, ± 0,1 % voor primaire standaardisatie), de zuiverheid voldoet aan de eisen van de vervolganalyse, de oplossing is stabiel gedurende de gedocumenteerde houdbaarheidstermijn, en de bereiding is traceerbaar naar chemicalie-lot, apparatuur, procedure en operator. Wie deze vier punten borgt, elimineert het grootste deel van de systematische fouten in de laboratoriumpraktijk en bespaart zichzelf en collega's veel tijd bij het opsporen van meetafwijkingen.
Voor de rekenkant van dit werk verwijzen we naar onze molariteitscalculator, verdunningscalculator, m/v- en v/v-calculator, m/m-calculator en pH- en buffercalculator. Voor de theoretische achtergrond over eenheden, standaarden en internationale definities zie de publicaties van het BIPM, de standaarden van ISO (met name ISO 3696 voor water en ISO 8655 voor volumetrische pipetten) en de nomenclatuuraanbevelingen van IUPAC.
Voor het bereiden van betrouwbare oplossingen levert Labvakhandel maatkolven en maatcilinders, chemicaliën in analytische zuiverheid, analytische en precisiebalansen en liquid-handling-materialen. Neem contact op voor advies bij de keuze van glaswerk, balans of chemicaliën voor uw specifieke bereidingswerk.
Disclaimer: De informatie in dit artikel is bedoeld als algemene technische toelichting. Canidae Seal B.V. / Labvakhandel.nl aanvaardt geen aansprakelijkheid voor de toepassing van deze informatie in specifieke analytische, klinische of industriële situaties. Raadpleeg voor uw eigen toepassing altijd de geldende normen, vakliteratuur en de documentatie van fabrikant en apparatuur.
Inloggen
Wachtwoord vergeten
Account aanmaken
Uw winkelwagen is leeg.
