W życiu codziennym często korzystamy z koncentratów, które nie nadają się do bezpośredniego użycia. Są to zarówno artykuły gospodarstwa domowego, takie jak szampony czy płyny do prania i płukania tkanin, jak i półprodukty do przygotowania posiłków, np. soki w postaci syropów lub tzw. koncentraty spożywcze. Przed ich zastosowaniem postępujemy zgodnie ze wskazówkami producenta. Umiejętność obliczania stężeń ułatwia poprawne przygotowywanie roztworów stosowanych w domu bądź w pracy.
RlAQ5pM4BxAK71
Już wiesz
że stężenie procentowe to informuja o tym, ile gramów rozpuszczonej substancji znajduje się w 100 gramach roztworu;
że stężenie procentowe roztworu można obliczyć na podstawie masy roztworu i masy substancji rozpuszczonej, przy użyciu wzoru: ;
że gęstość roztworu określa masę 1 cmIndeks górny 33 tego roztworu i że oblicza się ją na podstawie wzoru: .
Nauczysz się
obliczać stężenie procentowe roztworu, który uległ rozcieńczeniu;
ustalać stężenie procentowe roztworu po jego zatężeniu;
określać stężenie procentowe roztworu powstałego po zmieszaniu dwóch roztworów tej samej substancji o różnym stężeniu;
ii4Kby8TuY_d5e160
1. Jak nazywa się proces, podczas którego dodajemy rozpuszczalnika do roztworu?
RmF3PAzjmHsYB1
Podczas wielu czynności związanych z pracą zawodową, nauką lub codziennym życiem dodajemy do różnych płynów (roztworów substancji) wodę lub inny rozpuszczalnik. Proces, który wtedy wywołujemy, nazywa się rozcieńczaniemrozcieńczanie roztworurozcieńczaniem. W jego wyniku zwiększamy ilość (masę) rozpuszczalnika, natomiast Ilość (masa) substancji rozpuszczonej nie ulega zmianie. Co dzieje się ze stężeniem procentowym rozcieńczanego roztworu?
ii4Kby8TuY_d5e206
2. Jak zmienia się stężenie roztworu po jego rozcieńczeniu?
RJeJslddGUOlz1
Ciekawostka
Innym możliwym sposobem rozcieńczenia roztworu jest usunięcie substancji rozpuszczonej. Zabieg ten jest dość trudny do wykonania i możliwy tylko w przypadku stężonych roztworów. Polega on na ochłodzeniu roztworu do temperatury, w której rozpuszczalność substancji rozpuszczonej jest na tyle niska, że następuje wydzielanie się substancji z roztworu. Po usunięciu wydzielonej substancji roztwór zawiera jej mniej, a jego stężenie procentowe jest niższe od wyjściowego.
Ćwiczenie 1
Oblicz stężenie procentowe cukru w napoju, który powstał przez dodanie 200 cmIndeks górny 33 wody (o gęstości równej ) do 20 g soku o stężeniu cukru 50%. Wynik podaj z dokładnością do jednego miejsca po przecinku.
W wyniku rozcieńczania stężenie cukru w roztworze soku zmaleje z 50 do 4,5%.
1. Obliczamy masę cukru zawartą w 20 g 50‑procentowego roztworu cukru w soku:
Obliczenia
Sposób z użyciem wzoru na stężenie procentowe
Sposób z użyciem proporcji
Masa cukru wynosi 10 g. 2. Przeliczamy objętość wody na masę:
Obliczenia
Sposób z użyciem wzoru na gęstość
Sposób z użyciem proporcji
Masa dodanej wody wynosi 200 g. 3. Obliczamy stężenie procentowe, wiedząc, że: masa cukru = 10 g masa roztworu = 20 g + 200 g
Ćwiczenie 2
Oblicz, ile wody należy dodać do 30 g roztworu soli kuchennej o stężeniu 6%, aby powstał roztwór o stężeniu 3%.
Do 30 g roztworu soli kuchennej należy dodać 30 g wody, aby powstał roztwór o stężeniu 3%.
1. Obliczamy masę soli kuchennej w 30 g 6‑procentowego roztworu soli:
Obliczenia
Sposób z użyciem wzoru na stężenie procentowe
Sposób z użyciem proporcji
2. Obliczamy masę roztworu o stężeniu 3%, który zawiera 1,8 soli kuchennej:
Obliczenia
Sposób z użyciem wzoru na stężenie procentowe
Sposób z użyciem proporcji
3. Obliczamy masę wody, którą trzeba dodać:
Ćwiczenie 3
Podczas infekcji gardła poleca się płukanie go rozcieńczonym roztworem wody utlenionej, czyli 3‑procentowym roztworem nadtlenku wodoru. Roztwór do płukania otrzymuje się, rozcieńczając wodę utlenioną w stosunku objętościowym 1 : 50. Oblicz, z dokładnością do jednej tysięcznej procenta, stężenie roztworu wody utlenionej po rozcieńczeniu. Załóż, że gęstość wody utlenionej i wody zwykłej jest równa
Stężenie procentowe nadtlenku wodoru po rozcieńczeniu wody utlenionej w stosunku 1 : 50 wyniesie około 0,059%.
Omówienie zadania: Rozcieńczenie „w stosunku objętościowym 1 : 50” oznacza, że jedną objętość wody utlenionej miesza się z 50 objętościami wody. Do sporządzenia takiego roztworu można użyć 1 cmIndeks górny 33 wody utlenionej i 50 cmIndeks górny 33 wody lub ich wielokrotności:
Przykładowe objętości poszczególnych roztworów substancji użytych podczas rozcieńczania wody utlenionej wodą w stosunku objętościowym 1 : 50
Stosunek objętościowy 1 : 50
objętość wody utlenionej [cmIndeks górny 33]
objętość wody [cmIndeks górny 33]
1
50
5
250
7
350
10
500
Podczas obliczania stężenia procentowego posługujemy się masą, a nie objętością. Dlatego wszystkie dane musimy przeliczyć na gramy. Łatwo to zrobić, ponieważ przyjęto, że 1 cmIndeks górny 33 waży 1 g zarówno w przypadku wody, jak i wody utlenionej. W tym przypadku możemy więc przyjąć, że stosunek objętościowy (1 cmIndeks górny 33 : 50 cmIndeks górny 33) równy jest stosunkowi masowemu (1 g : 50 g).
Określamy masę wody utlenionej w rozcieńczanej próbce. Warunki zadania nie precyzują masy użytego do rozcieńczenia 3‑procentowego roztworu wody utlenionej. W takim przypadku najłatwiej wykonać obliczenia, przyjmując, że będzie to 100 g wody utlenionej. W 100 g 3‑procentowej wody utlenionej znajdują się 3 g nadtlenku wodoru.
Ustalamy masę dodanej wody, którą należałoby dodać do 100 g wody utlenionej. Stosunek masowy ma wynosić 1 : 50, co oznacza, że do 100 g wody utlenionej należy dodać 5000 g wody.
Podczas dodawania rozpuszczalnika do roztworów zmniejsza się w nich stężenia substancji rozpuszczonych.
ii4Kby8TuY_d5e368
3. Jak nazywamy proces, podczas którego w roztworze zwiększa się ilość substancji?
Zdarza nam się czasem podczas picia herbaty lub innego napoju stwierdzić, że nie są one wystarczająco słodkie. Wtedy dosypujemy do nich kolejną porcję cukru. Tak samo postępujemy z zupą, którą uważamy za nie dość słoną – dodatkowo ją dosalamy. W każdym przypadku dostarczamy substancji rozpuszczonej do jej roztworów. Podczas tych zabiegów ilość wody nie zmienia się. Czynność, którą wykonujemy, jest przykładem zatężaniazatężanie roztworuzatężania.
R1CcMcMTFU5jt1
Polecenie 1
Zastanów się i odpowiedz, co dzieje się ze stężeniem procentowym substancji podczas zatężania.
ii4Kby8TuY_d5e409
3. Jak nazywamy proces, podczas którego w roztworze zwiększa się ilość substancji?
W laboratoriach analitycznych czasami ilość badanej substancji w roztworze jest tak mała, że próby jej wykrycia mogą się nie powieść. Dlatego bardzo często przed dokonaniem analizy odparowuje się rozpuszczalnik z roztworu w celu zwiększenia stężenia badanej substancji. Odparowanie rozpuszczalnika jest też częstym procesem stosowanym w przemyśle spożywczym, np. podczas produkcji cukru, koncentratów, dżemów, zagęszczonych wywarów lub soków.
R1e8XnZTsKcRq1
ii4Kby8TuY_d5e446
4. Co dzieje się w roztworach podczas ich zatężania?
R2GN04W73C5qw1
Ra6e8pbP5widu1
Ćwiczenie 4
Do 450 g roztworu cukru o stężeniu 10% dodano 10 g cukru. Oblicz stężenie procentowe powstałego roztworu. Przedstaw wynik po zaokrągleniu do liczby całkowitej.
Po dodaniu 10 g cukru do 450 g roztworu cukru o stężeniu 10% powstanie roztwór o stężeniu procentowym wynoszącym około 12%.
1. Obliczamy masę cukru w 450 g wodnego roztworu o stężeniu 10%:
Obliczenia
Sposób z użyciem wzoru na stężenie procentowe
Sposób z użyciem proporcji
2. Obliczamy masę cukru po dodaniu 10 g cukru:
3. Obliczenie masy roztworu:
4. Obliczamy stężenie procentowe roztworu po zatężeniu:
Jeżeli w roztworze zwiększa się ilość substancji rozpuszczonej w tej samej masie rozpuszczalnika, to zwiększa się stężenie procentowe tego roztworu, czyli następuje jego zatężanie.
Ćwiczenie 5
Z 740 g roztworu o stężeniu 1% odparowano 220 g wody. Oblicz stężenie procentowe powstałego roztworu. Wynik przedstaw z dokładnością do drugiego miejsca po przecinku.
Po odparowaniu 220 g wody z 740 g roztworu o stężeniu 1% otrzymano roztwór o stężeniu wynoszącym około 1,42%.
1. Obliczamy masę substancji w 740 g 1‑procentowego roztworu:
Obliczenia
Sposób z użyciem wzoru na stężenie procentowe
Sposób z użyciem proporcji
2. Obliczamy masę roztworu po odparowaniu 220 g wody:
3. Obliczamy stężenie procentowe roztworu po zatężeniu:
ii4Kby8TuY_d5e561
5. Czy możemy obliczyć stężenie roztworu powstałego w wyniku zmieszania dwóch roztworów?
Zdarza nam się czasami mieszać ze sobą roztwory tej samej substancji. Jeśli stężenie obu roztworów jest jednakowe, to roztwór po zmieszaniu też będzie wykazywał to samo stężenie.
R1V2VutRVuEok1
Jeśli zaś zmieszamy ze sobą roztwory tej samej substancji, ale o różnym stężeniu, to stężenie powstałego w ten sposób roztworu będzie różniło się od stężenia obu użytych roztworów. Można je obliczyć.
Ćwiczenie 6
Zmieszano ze sobą dwa roztwory cukru: 50 g o stężeniu 5% i 40 g o stężeniu 12%. Oblicz, jakie stężenie będzie miał otrzymany roztwór. Wynik podaj z dokładnością do jednego miejsca po przecinku.
Po zmieszaniu dwóch roztworów cukru: 50 g 5‑procentowego i 40 g 12‑procentowego powstanie roztwór o stężeniu około 8,1%.
1. Obliczamy masę cukru w obu roztworach. Roztwór 5‑procentowy
Obliczenia
Sposób z użyciem wzoru na stężenie procentowe
Sposób z użyciem proporcji
Roztwór 12‑procentowy
Obliczenia
Sposób z użyciem wzoru na stężenie procentowe
Sposób z użyciem proporcji
2. Obliczamy całkowitą masę cukru:
3. Obliczamy całkowitą masę roztworu powstałego po zmieszaniu:
4. Obliczamy stężenie procentowe roztworu po zmieszaniu:
ii4Kby8TuY_d5e648
Podsumowanie
Można zmieniać stężenie roztworu poprzez jego rozcieńczanie bądź zatężanie.
W efekcie rozcieńczania stężenie roztworu maleje, a w wyniku zatężania – rośnie.
Roztwór można rozcieńczyć przez dodanie do niego rozpuszczalnika.
Zwiększenie stężenia roztworu następuje po odparowaniu rozpuszczalnika lub dodaniu nowej porcji substancji rozpuszczonej.
Stężenie roztworu, który powstanie w wyniku zmieszania roztworów tej samej substancji, ale o innych stężeniach, będzie różnić się od stężeń roztworów użytych do zmieszania.
Praca domowa
Polecenie 2.1
Opiekunka chorego przygotowywała mu lek. Na ampułce z lekiem było napisane: 10 ml 8‑procentowego roztworu substancji czynnej. Zgodnie z przepisem należało zawartość ampułki zmieszać z 90 ml wody, dokładnie wymieszać i podawać 3 razy dziennie po 5 ml. Przez nieuwagę opiekunka dodała 110 ml wody. Oblicz, jaką objętość roztworu leku powinna teraz podawać pacjentowi, aby dostarczyć mu właściwą dawkę leku.
Wskazówka
Przy obliczeniach załóż, że gęstość wody i wszystkich roztworów leku z zadania wynosi 1 (1 ).
Pamiętaj, że .
ii4Kby8TuY_d5e710
Słowniczek
rozcieńczanie roztworu
rozcieńczanie roztworu
obniżenie stężenia roztworu, np. w wyniku dodania do niego rozpuszczalnika
zatężanie roztworu
zatężanie roztworu
zwiększenie stężenia roztworu w wyniku dodania do niego dodatkowej ilości substancji rozpuszczonej lub odparowania części rozpuszczalnika