Z koniecznością sporządzania roztworów o określonych składnikach i stężeniach spotykamy się nie tylko w laboratoriach, ale również w gospodarstwie domowym. Na przykład przygotowując zalewę octową do kiszenia ogórków, czy galaretkę do ciasta.

Roztwór to mieszanina co najmniej dwóch związków chemicznych. Stężenie roztworustężenie roztworuStężenie roztworu to stosunek masy substancji rozpuszczonej do masy całego roztworu. Stężenie wyrażone w procentach, to stężenie procentowe roztworu.

Przykład 1

Do naczynia, w którym znajdowało się 120 g wody dosypano 40 g soli kuchennej. Obliczymy stężenie procentowe otrzymanego roztworu.

RkrQHW5dIbMjj

Całkowita masa otrzymanego roztworu jest równa sumie masy substancji rozpuszczonej (soli) i rozpuszczalnika (wody). Wynosi więc 120 g+40 g=160 g.

W roztworze jest 40 g soli. Zatem stosunek masy soli do masy roztworu można wyrazić ułamkiem 40160.

Zapisujemy ułamek w postaci procentów (obliczamy stężenie procentowe roztworu).

40160·100%=14·100%=25%

Odpowiedź:

Stężenie otrzymanego roztworu jest równe 25%.

Obliczając stężenie procentowe roztworuroztwórroztworu należy pamiętać, aby ilość substancji rozpuszczonej i ilość rozpuszczalnika podane były w tych samych jednostkach. Najczęściej używa się jednostek masy.

Przykład 2

Aby sporządzić zalewę do ogórków należy do 1 l wody wsypać 2 płaskie łyżki soli. Obliczymy przybliżone procentowe stężenie soli w zalewie, przyjmując że litr wody ma masę 1 kilograma, a łyżka soli 15 g.

Ilość rozpuszczalnika (wody) i substancji rozpuszczonej (soli) zapiszemy w tych samych jednostkach masy.

1 l wody ma masę 1 kg=1000 g

2 łyżeczki soli mają masę 2·15 g=30 g

Obliczamy masę roztworu.

1000 g+30 g=1030 g

Zapisujemy stosunek masy soli do masy roztworu.

301030=0,02912...0,03

Obliczamy przybliżone stężenie soli w zalewie.

0,03·100%=3%

Odpowiedź:

Stężenie soli w zalewie wynosi około 3%.

Przykład 3

Z cukru i soku z malin należy sporządzić 4 kg syropu o stężeniu 45%. Obliczymy ile kilogramów cukru należy przygotować.

Stężenie cukru w syropie powinno wynosić 45%, zatem 45% masy syropu ma stanowić masa cukru.

Należy więc obliczyć 45% liczby 4.

45%=0,45

0,45·4=1,8

Odpowiedź:

Należy przygotować 1,8 kg cukru.

Zadania dotyczące stężeń można rozwiązywać różnymi sposobami. Również wykorzystując równania.

Przykład 4

Zmieszano 2 kg octu czteroprocentowego z 8 kg octu dziewięcioprocentowego.

Obliczymy stężenie procentowe otrzymanego roztworu.

R1b3WCVRJUOfR

I sposób:

Skorzystamy z prawa zachowania masy, zgodnie z którym łączna masa czystego octu zawarta w zmieszanych roztworach (occie czteroprocentowym i occie dziewięcioprocentowym) jest równa masie octu zawartego w otrzymanym roztworze.

Oznaczymy przez x stężenie otrzymanego roztworu.

Wtedy masa czystego octu zawarta w roztworze czteroprocentowym jest równa 0,04·2 kg.

W roztworze dziewięcioprocentowym jest równa 0,09·8 kg.

W roztworze otrzymanym jest równa x2+8 kg.

Układamy i rozwiązujemy równanie.

x2+8=0,04·2+0,09·8

10x=0,08+0,72

10x=0,8 |:10

x=0,08

x=8%

II sposób:

Po zmieszaniu otrzymano 2 kg+8 kg=10 kg octu.

Obliczamy zawartość czystego octu w roztworze czteroprocentowym.

4%=0,04

0,04·2=0,08 kg

Obliczamy zawartość czystego octu w roztworze dziewięcioprocentowym.

9%=0,09

0,09·8=0,72 kg

Obliczamy ile jest czystego octu w otrzymanym roztworze.

0,08+0,72=0,8 kg

Obliczamy stężenie otrzymanego roztworu.

0,810·100%=8%

Odpowiedź:

Otrzymany roztwórroztwórroztwór jest ośmioprocentowy.

Przykład 5

W dzbanku znajduje się 1,5 kg wodnego roztworu cukru o stężeniu 4%. Obliczymy ile kilogramów wody należy dolać, aby otrzymać roztwór o stężeniu 3%.

Skorzystamy, podobnie jak w zadaniu poprzednim, z prawa zachowania masy.

Masa cukru w otrzymanym roztworze będzie równa masie cukru znajdującego się w roztworze czteroprocentowym.

Oznaczmy przez x masę otrzymanego roztworu (w kilogramach).

Obliczamy masę cukru zawartą w roztworze czteroprocentowym.

1,5·0,04 kg=0,06 kg

Obliczamy masę cukru zawartego w otrzymanym roztworze trzyprocentowym.

0,03·x kg

Zapisujemy i rozwiązujemy równanie korzystając z tego, że masy cukru w obu roztworach są równe.

0,03·x=0,06

x=0,060,03

x=2

Odpowiedź:

Należy dolać 2 kg wody.

Już w starożytności do wyrobu przedmiotów codziennego użytku i ozdób używano brązu – stopu miedzi z cyną. Jedne z najczęściej używanych obecnie stopów to stal (stop żelaza z węglem), mosiądz (stop miedzi z cynkiem), duraluminium (stop zawierający głównie aluminium).

Przykład 6

Najsłynniejszym polskim dzwonem jest Dzwon Zygmunta, znajdujący się w katedrze wawelskiej w Krakowie. Serce dzwonu wykonane jest z brązu o zawartości 80% miedzi i 73 kg cyny.

RJu3gRXKZku6l
Zdjęcie Dzwonu Zygmunta

Obliczymy masę serca dzwonu i masę miedzi zużytej na wykonanie tego serca.

I sposób:

Oznaczmy przez x masę serca dzwonu w kg. Serce dzwonu wykonane jest w 80% z miedzi, więc 20% masy stanowi cyna.

Obliczenie masy serca dzwonu polega na znalezieniu takiej liczby x , której 20% wynosi 73.

0,20·x=73

x=730,20

x=365

Miedź stanowi 80% masy serca dzwonu, czyli 0,80·365=292 kilogramy.

II sposób:

Brąz, z którego wykonane jest serce dzwonu zawiera 80% miedzi i 20% cyny. Zatem miedzi jest 4 razy więcej w tym stopie niż cyny.

Obliczamy, ile miedzi zwiera serce dzwonu.

4·73 kg=292 kg

Obliczamy, ile kilogramów waży serce dzwonu.

73 kg+292 kg=365 kg

Odpowiedź:

Masa serca dzwonu jest równa 365 kg, a masa miedzi użytej na jego wykonanie jest równa 292 kg.

Słownik

roztwór
roztwór

to mieszanina co najmniej dwóch związków chemicznych

stężenie roztworu
stężenie roztworu

to stosunek masy substancji rozpuszczonej do masy całego roztworu; stężenie wyrażone w procentach, to stężenie procentowe roztworu