Wydrukuj Pobierz materiał do PDF Pobierz materiał do EPUB Pobierz materiał do MOBI Zaloguj się, aby udostępnić materiał Dodaj całą stronę do teczki

W życiu codziennym często korzystamy z koncentratów. Wśród nich można wskazać półprodukty do przygotowywania posiłków, takie jak np. koncentraty spożywczekoncentraty spożywcze (koncentrat pomidorowy, kostki bulionowe), a także szampony i płyny do prania i płukania tkanin. Przygotowanie koncentratu polega zazwyczaj na usunięciu części wody z roztworu określonej substancji. To z kolei związane jest ze zmianą jego stężenia. Umiejętność obliczania stężeń ułatwia zatem poprawne przygotowywanie roztworów stosowanych w domu bądź w pracy.

R1ezk0lZhEnPd
Większość używanych przez nas w kuchni przypraw i sosów to koncentraty lub substancje z nich przygotowane – za sprawą mniejszej objętości i masy są znacznie łatwiejsze w transporcie i przechowywaniu.
Źródło: epodreczniki.pl, licencja: CC BY-SA 3.0.
Aby zrozumieć poruszane w tym materiale zagadnienia, przypomnij sobie:
  • definicję stężenia procentowego roztworu;

  • sposób obliczania masy poszczególnych składników roztworu znając jego stężenie procentowe;

  • definicję gęstości roztworu i możliwości wykorzystania tej wielkości fizycznej do obliczania masy roztworu o podanej objętości.

Nauczysz się
  • obliczać stężenie procentowe roztworu po jego zatężeniu lub rozcieńczeniu;

  • szacować zmianę stężenia procentowego roztworu po jego zatężeniu lub rozcieńczeniu;

  • planować, jakie czynności należy przeprowadzić, aby rozcieńczyć lub zatężyć roztwór.

ii4Kby8TuY_d5e160

1. Jak nazywa się proces, podczas którego dodajemy rozpuszczalnik do roztworu?

RxlhU7e1uqciv
Lekarz lub pielęgniarka często przygotowują lek do iniekcji poprzez dodanie obojętnego dla organizmu rozpuszczalnika do roztworu substancji czynnej.
Źródło: Tomorrow Sp. z o. o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Podczas wielu czynności każdego dnia, dodajemy do różnych cieczy (roztworów substancji) wodę lub inny rozpuszczalnik. Być może zdarzyło Ci się np. przygotowywać napar z liści herbaty (tzw. esencję). Często jest tak, że napar ten jest zbyt mocny. Dlatego niewielką jego ilość przelewa się do filiżanki i uzupełnia wodą. Czy wiesz, że dodanie niewielkiej ilości wody do farby, ułatwia jej aplikację pędzlem? A może zdarzyło Ci się ugotować zbyt gęstą zupę i  „ratunkiem” było właśnie dolanie wody?

Czynność, którą wykonujemy dodając wody (lub innego rozpuszczalnika) do gotowego już roztworu, nazywa się rozcieńczaniemrozcieńczanie roztworuozcieńczaniem.

Wiesz już, że każdy roztwór składa się z rozpuszczalnika i przynajmniej jednej substancji rozpuszczonej. W procesie rozcieńczania roztworu zwiększamy ilość (masę) rozpuszczalnika, nie zmieniając ilości (masy) substancji rozpuszczonej.

Jak myślisz, co dzieje się ze stężeniem procentowymstężenie procentowestężeniem procentowym rozcieńczanego roztworu?

ii4Kby8TuY_d5e206

2. Jak zmienia się stężenie roztworu po jego rozcieńczeniu?

Zmiana ilości (masy) rozpuszczalnika powoduje zmianę ilości (masy) roztworu. Domyślasz się już zapewne, że będzie to rzutowało na zmianę stężenia roztworu.

1
Polecenie 1

Przeanalizuj poniższą grafikę i wyjaśnij w jaki sposób rozcieńczanie roztworu wpływa na wartość jego stężenia procentowego. Sprawdź swoją odpowiedź.

RO1bhJTfHtSTI
Model procesu rozcieńczania roztworu
Źródło: Dariusz Adryan, licencja: CC BY-SA 3.0.
RB03ICOblC3jl
Odpowiedź: (Uzupełnij).
Polecenie 1

Rozcieńczanie roztworu polega na dodaniu rozpuszczalnika do roztworu. Zastanów się i napisz, w jaki sposób rozcieńczenie wpłynie na wartość stężenia procentowego tego roztworu?

RsFqlXfvAd7iX
(Uzupełnij).
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 jej z roztworu. Po usunięciu, roztwór zawiera jej mniej, a stężenie procentowe samego roztworu jest niższe od wyjściowego.

1
Polecenie 2

Oblicz stężenie procentowe cukru w napoju, który powstał przez dodanie 200 cm3wody (o gęstości równej gcm3) do 20 g soku o stężeniu cukru 50%. Wynik podaj z dokładnością do jednego miejsca po przecinku.

W przypadku wątpliwości, przeanalizuj pełne rozwiązanie zadania.

RTkBGHWWUR0Q5
Odpowiedź zapisz w zeszycie do lekcji chemii, zrób zdjęcie, a następnie umieść je w wyznaczonym polu.
1
Polecenie 3

Oblicz, ile wody należy dodać do 30 g roztworu soli kuchennej o stężeniu 6%, aby powstał roztwór o stężeniu 3%.

W przypadku wątpliwości, przeanalizuj pełne rozwiązanie zadania.

R1aPgm4JfD7Eg
Odpowiedź: (Uzupełnij).
1
Polecenie 4

Podczas infekcji gardła zaleca się płukanie rozcieńczonym roztworem wody utlenionej, czyli trzyprocentowym 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 użytej do jej rozcieńczenia jest równa 1gcm3.

W przypadku wątpliwości, przeanalizuj pełne rozwiązanie zadania.

RLKfiL0xAynRx
Odpowiedź: (Uzupełnij).
ii4Kby8TuY_d5e368

3. Jak nazywamy proces, podczas którego w roztworze zwiększa się ilość substancji rozpuszczonej lub zmniejsza się ilość rozpuszczalnika?

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 się nie zmienia. Czynność, którą wykonujemy, jest przykładem zatężaniazatężanie roztworuzatężania.

Rjo8R5esdt1iy
Ilość soli użytej do przygotowania posiłku ma duże znaczenie dla jego walorów smakowych. Dlatego kucharz zawsze smakuje roztwór przed jego użyciem i w razie potrzeby dodaje kolejną porcję soli.
Źródło: Tomorrow Sp. z o. o., licencja: CC BY-SA 3.0.

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 z badanego roztworu odparowuje się część rozpuszczalnika. Jest to też częsty proces stosowany w przemyśle spożywczym, np. podczas produkcji cukru, dżemów, zagęszczonych wywarów lub soków. Odparowanie części rozpuszczalnika z roztworu, podobnie jak wprowadzenie do roztworu dodatkowej ilości substancji rozpuszczonej, prowadzi do jego zatężenia.

R1LvImSrwLgEb
W pracowniach chemicznych często pojawia się potrzeba odparowania rozpuszczalnika z roztworów. Zabieg ten można przeprowadzić przy użyciu urządzenia zwanego wyparką.
Źródło: Tomorrow Sp. z o. o., licencja: CC BY-SA 3.0.
ii4Kby8TuY_d5e446

4. Jak zmienia się stężenie roztworu po jego zatężaniu?

1
Polecenie 5

Przeanalizuj poniższą grafikę i wyjaśnij, w jaki sposób odparowanie części rozpuszczalnika z roztworu wpływa na wartość jego stężenia procentowego. Sprawdź swoją odpowiedź.

R10fAMyOoyqDi
Model procesu zatężania roztworu poprzez odparowanie rozpuszczalnika
Źródło: Tomorrow Sp. z o. o., licencja: CC BY-SA 3.0.
RMwJSUaXbjJOm
Odpowiedź: (Uzupełnij).
Polecenie 5

Zatężanie roztworu polega na zmniejszeniu masy rozpuszczalnika, np. poprzez jego odparowanie, przy jednoczesnym braku zmian masy substancji rozpuszczonej. Zastanów się i napisz, w jaki sposób odparowanie rozpuszczalnika wpłynie na stężenie procentowe roztworu?

RsFqlXfvAd7iX
(Uzupełnij).
1
Polecenie 6

Przeanalizuj poniższą grafikę i wyjaśnij, w jaki sposób wprowadzenie większej ilości substancji rozpuszczonej do roztworu wpływa na wartość jego stężenia procentowego. Sprawdź swoją odpowiedź.

RalJjEokb6hnm
Model procesu zatężania roztworu poprzez dodanie do niego kolejnej porcji substancji
Źródło: Tomorrow Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
R1OAKvFeA1j6r
Odpowiedź: (Uzupełnij).
Polecenie 6

Jak zmieni się wartość stężenia procentowego roztworu, jeśli zostanie do niego dodana dodatkowa porcja substancji rozpuszczonej?

RsFqlXfvAd7iX
(Uzupełnij).
1
Polecenie 7

Do 450 g roztworu cukru o stężeniu 10% dodano 10 g cukru. Oblicz stężenie procentowe powstałego roztworu. Przedstaw wynik po zaokrągleniu do liczby całkowitej.

W przypadku wątpliwości, przeanalizuj pełne rozwiązanie zadania.

RELIxkfOC1ShA
Odpowiedź: (Uzupełnij).
1
Polecenie 8

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.

W przypadku wątpliwości, sprawdź pełne rozwiązanie zadania.

R67cMXQhbu74S
Odpowiedź: (Uzupełnij).
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.

RC1UyY6mPT0bH
10‑procentowy ocet – niezależnie od tego, gdzie został wyprodukowany – zawsze zawiera jednakową masę kwasu octowego w określonej masie wody.
Źródło: epodreczniki.pl, licencja: CC BY-SA 3.0.
1
Polecenie 9

Oblicz, jakie stężenie będzie miał otrzymany roztwór. Zmieszano ze sobą dwa roztwory cukru: 50 g roztworu o stężeniu 5% i 40 g roztworu o stężeniu 12%. Wynik podaj z dokładnością do jednego miejsca po przecinku.

W przypadku wątpliwości, sprawdź pełne rozwiązanie zadania.

R19dm7LkH9rSy
Odpowiedź zapisz w zeszycie do lekcji chemii, zrób zdjęcie, a następnie umieść je w wyznaczonym polu.
R1Nu1eDEEKVtN
(Uzupełnij).
ii4Kby8TuY_d5e648

Podsumowanie

  • Stężenie roztworu można zmieniać 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 (roztworów wyjściowych).

Praca domowa
1
Polecenie 10.1

Opiekunka chorego przygotowywała mu lek. Na ampułce z lekiem było napisane: 10 ml ośmioprocentowego roztworu substancji czynnej. Zgodnie z przepisem należało zawartość ampułki zmieszać z 90 ml wody, dokładnie wymieszać i podawać trzy 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.

Przy obliczeniach załóż, że gęstość wody i wszystkich roztworów leku z zadania wynosi 1 gml (1 gcm3).

Pamiętaj, że 1 ml = 1 cm3.

R1Pg3TmC7l6j7
Odpowiedź zapisz w zeszycie do lekcji chemii, zrób zdjęcie, a następnie umieść je w wyznaczonym polu.
R17p4S2xBWQrN
(Uzupełnij).
ii4Kby8TuY_d5e710

Słownik

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

koncentraty spożywcze
koncentraty spożywcze

produkty żywnościowe, z których usunięto znaczną część wody (rozpuszczalnika); uzyskuje się je przez suszenie lub zagęszczanie surowców spożywczych (lub ich mieszanin) oraz dodatkowe utrwalanie; koncentraty spożywcze mogą występować w formie suchej, sproszkowanej (np. kostki bulionowe, mleko w proszku) lub w formie płynnej i półpłynnej (np. mleko zagęszczone, zagęszczone soki owocowe, koncentrat pomidorowy)

stężenie procentowe
stężenie procentowe

stosunek masy substancji rozpuszczonej do masy roztworu, w którym substancja ta się znajduje, wyrażony w procentach; stężenie procentowe można obliczyć z wzoru Cp=msmr·100%; na podstawie wartości stężenia procentowego, możemy ocenić, ile części masowych substancji rozpuszczonej przypada na 100 części masowych roztworu

ocet
ocet

wodny roztwór, w którym substancję rozpuszczoną stanowi tzw. kwas octowy; stężenie procentowe octu równe jest zwykle 10% (choć zdarzają się również roztwory o stężeniu 6%); do jego charakterystycznych właściwości należą ostry zapach i kwaśny smak

ii4Kby8TuY_d5e771

Ćwiczenia

Pokaż ćwiczenia:
1
Ćwiczenie 1
R17wUyvgFcyID1
Przyporządkuj oznaczeniom odpowiednie nazwy czynności i procesów.
Źródło: epodreczniki.pl, licencja: CC BY-SA 3.0.
R1QVyWcClmaWH1
Uzupełnij luki w tekście w taki sposób, aby otrzymany tekst był prawdziwy.
1
Ćwiczenie 2
RfCBrwJZee9Yt1
zadanie interaktywne
1
Ćwiczenie 3
RbNEaL6SVfk5p
Uzupełnij tekst. W laboratorium chemicznym sporządzono 100 g wodnego roztworu chlorku sodu o stężeniu 3%. W roztworze tym znajduje się Tu uzupełnij g chlorku sodu i Tu uzupełnij g wody. Aby z opisanego roztworu uzyskać roztwór chlorku sodu o stężeniu 1%, należy Tu uzupełnij roztworu wyjściowego Tu uzupełnij g wody. Przeprowadzony proces zmiany stężenia roztworu to Tu uzupełnij.
2
Ćwiczenie 4
Rel2BbLD3FvdX
zadanie interaktywne
2
Ćwiczenie 5
RC2KbKmWNXQVW
Łączenie par. Oceń poprawność poniższych stwierdzeń. Zaznacz P, jeśli uznasz, że stwierdzenie jest prawdziwe lub F, jeśli uznasz, że stwierdzenie jest błędne.. Aby ze 150 g roztworu chlorku sodu o stężeniu 5%, uzyskać roztwór o stężeniu 7,5%, z roztworu wyjściowego należy odparować 50 g wody.. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz. Roztwór uzyskany po odparowaniu 40 g wody z 200 g roztworu o stężeniu 10% będzie miał stężenie równe 25%.. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz. Masa 10-procentowego roztworu, otrzymanego przez odparowanie odpowiedniej ilości wody z 40 g 5-procentowego wodnego roztworu tej samej substancji, równa jest 20 g.. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz
2
Ćwiczenie 6
R187EfswpUZF01
zadanie interaktywne
R10wt0536vMPv2
Ćwiczenie 7
zadanie interaktywne
2
Ćwiczenie 8
R1D1UIfMVyiAy1
zadanie interaktywne
31
Ćwiczenie 9

Uczeń przygotował 50 g wodnego roztworu pewnej substancji X o stężeniu 5%. Roztwór ten był mu potrzebny do wykonania pewnej analizy. Okazało się jednak, że stężenie roztworu jest zbyt duże. Aby uczeń mógł wykorzystać roztwór substancji X we wspomnianej analizie, powinien mieć stężenie równe 3%.

Zaprojektuj doświadczenie, które pozwoli na otrzymanie trzyprocentowego  roztworu z roztworu pięcioprocentowego o masie 50 g, wiedząc, że uczeń ma do dyspozycji wodę destylowaną, substancję X (o stałym stanie skupienia) oraz niezbędny sprzęt laboratoryjny.

Wykonaj odpowiednie obliczenia i zapisz instrukcję przeprowadzenia doświadczenia.

R5bsIb68OJqaL
Odpowiedź zapisz w zeszycie do lekcji chemii, zrób zdjęcie, a następnie umieść je w wyznaczonym polu.
R10DnS72DHhj9
(Uzupełnij).
31
Ćwiczenie 10

Mleko skondensowane powstaje w wyniku zatężania mleka krowiego, za pomocą usunięcia z niego określonej objętości wody, która stanowi w mleku rozpuszczalnik.

Poniżej zamieszczono schemat produkcji mleka skondensowanego na skalę przemysłową oraz opisano skrótowo etapy jego produkcji. > Dopasuj opis do odpowiedniego miejsca na schemacie.

RrlDKoicXHwS2
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
R16KLanOvUN9d
evaporation Możliwe odpowiedzi: 1. The milk is cooled and then inoculated with approximately 40% powdered lactose crystals. The milk is then agitated to stimulate crystallization. It is this sugar that preserves the condensed milk., 2. The milk is then concentrated under vacuum pressure until it measures between 30-40% solid. It now has a syrupy consistency., 3. The milk is flash-heated to about 185°F (85°C) for several seconds. It is then piped to the evaporator where the water is removed., 4. The milk is piped into sterilized cans that are then vacuum-sealed. concentration Możliwe odpowiedzi: 1. The milk is cooled and then inoculated with approximately 40% powdered lactose crystals. The milk is then agitated to stimulate crystallization. It is this sugar that preserves the condensed milk., 2. The milk is then concentrated under vacuum pressure until it measures between 30-40% solid. It now has a syrupy consistency., 3. The milk is flash-heated to about 185°F (85°C) for several seconds. It is then piped to the evaporator where the water is removed., 4. The milk is piped into sterilized cans that are then vacuum-sealed. inoculation Możliwe odpowiedzi: 1. The milk is cooled and then inoculated with approximately 40% powdered lactose crystals. The milk is then agitated to stimulate crystallization. It is this sugar that preserves the condensed milk., 2. The milk is then concentrated under vacuum pressure until it measures between 30-40% solid. It now has a syrupy consistency., 3. The milk is flash-heated to about 185°F (85°C) for several seconds. It is then piped to the evaporator where the water is removed., 4. The milk is piped into sterilized cans that are then vacuum-sealed. vacuum packing Możliwe odpowiedzi: 1. The milk is cooled and then inoculated with approximately 40% powdered lactose crystals. The milk is then agitated to stimulate crystallization. It is this sugar that preserves the condensed milk., 2. The milk is then concentrated under vacuum pressure until it measures between 30-40% solid. It now has a syrupy consistency., 3. The milk is flash-heated to about 185°F (85°C) for several seconds. It is then piped to the evaporator where the water is removed., 4. The milk is piped into sterilized cans that are then vacuum-sealed.
Glossary
Ćwiczenie 10

Zapoznaj się z tekstem opisującym kolejne etapy produkcji mleka skondensowanego na skalę przemysłową, a następnie wykonaj zadanie zamieszczone poniżej.

Condensed milk production consists of four steps. At the beggining the milk is flash‑heated to about 185°F (85°C) for several seconds. It is then piped to the evaporator where the water is removed. Next milk is concentrated under vacuum pressure until it measures between 30‑40% solid. It now has a syrupy consistency. Then milk is cooled and then inoculated with approximately 40% powdered lactose crystals. The milk is then agitated to stimulate crystallization. It is this sugar that preserves the condensed milk. At the last step the milk is piped into sterilized cans that are then vacuum‑sealed.

R1UMJvRvDrWlB
Elementy do uszeregowania: 1. inoculation, 2. concentration, 3. vacuum packing, 4. evaporation

Bibliografia

Encyklopedia PWN

Kaznowski K., Pazdro K. M., Chemia. Podręcznik do liceów i techników, cz. 1, Warszawa 2019.

Litwin M., Styka‑Wlazło Sz., Szymońska J., To jest chemia 1. Chemia ogólna i nieorganiczna. Zakres rozszerzony, Warszawa 2012.

Szczypiński R., Projektowanie doświadczeń chemicznych, Warszawa 2019.

bg‑gray3

Notatnik

R1D4WP5dgcIp5
(Uzupełnij).
Aplikacje dostępne w
Pobierz aplikację ZPE - Zintegrowana Platforma Edukacyjna na androida