Dla pracowników odpowiedzialnych za procesy technologiczne w różnych gałęziach przemysłu, wiedza na temat zawartości niektórych składników w wykorzystywanych półproduktach i produktach, jest bardzo ważna. Użycie nieodpowiedniej ilości substancji może prowadzić do otrzymania niewłaściwego produktu końcowego i spowodować straty finansowe. Dlatego podczas wytwarzania różnych artykułów przemysłowych, leków, żywności i innych materiałów, ilość wykorzystanych składników jest ściśle kontrolowana. W tym module zapoznasz się z jednym z często stosowanych sposobów określania zawartości substancji rozpuszczonej w roztworze.

Stężenie roztworu danej substancji jest często istotne ze względu na jego zastosowanie. Woda utleniona, którą być może masz w domowej apteczce, oraz żrący perhydrol, to wodne roztwory tej samej substancji – nadtlenku wodoru. Na zdjęciu efekt kontaktu ludzkiej skóry z perhydrolem.

R1ABioLzfBbTF

Zdjęcie przedstawia opuszki trzech palców ludzkiej dłoni: wskazującego, środkowego i serdecznego w zbliżeniu, na czarnym tle. Dwa pierwsze pokryte są białymi plamami martwego naskórka. — Palce poparzone perhydrolem
Źródło: dostępny w internecie: https://pl.wikipedia.org/wiki/Perhydrol#/media/Plik:Hydrogen_peroxide_35_percent_on_skin.jpg, domena publiczna.

Aby zrozumieć poruszane w tym materiale zagadnienia, przypomnij sobie:

szkło i sprzęt wykorzystywane w laboratorium chemicznym;
definicję roztworu właściwego;
przykłady substancji chemicznych pełniących rolę rozpuszczalnika w roztworach ciekłych;
definicję pojęcia gęstość.

Nauczysz się

obliczać stężenie procentowe roztworu na podstawie jego masy lub masy rozpuszczalnika i masy substancji rozpuszczonej;
szacować masę roztworu na podstawie stężenia procentowego roztworu i masy substancji rozpuszczonej;
określać masę substancji rozpuszczonej na podstawie stężenia procentowego i masy roztworu;
obliczać masę wskazanej objętości roztworu na podstawie jego gęstości;
obliczać zawartość substancji rozpuszczonej w określonej jednostce objętości roztworu.
projektować doświadczenia chemiczne pozwalające na otrzymanie roztworu o określonej masie i stężeniu procentowym

iTyYZpziNv_d5e171

1. Stężenie procentowe roztworu

Określenia: roztwór stężonyroztwór stężonyroztwór stężony, roztwór rozcieńczonyroztwór rozcieńczonyroztwór rozcieńczony lub roztwór nasyconyroztwór nasyconyroztwór nasycony informują tylko, czy danej substancji rozpuszczonej w roztworze jest dużo, czy mało. Czasami potrzebne jest dokładne podanie jej zawartości. Istnieje kilka sposobów przedstawiania składu roztworu, czyli jego stężenia. Jednym z nich jest stężenie procentowestężenie procentowe roztworustężenie procentowe. Określa ono, ile części masowych (wagowych) rozpuszczonej substancji znajduje się w $100$ częściach masowych (wagowych) roztworu.

Jeżeli stężenie procentowe roztworu (oznaczane skrótem $C_{p}$ – z ang. percentage concentration) równe jest $5 %$ , to oznacza, że w $100 g$ roztworu znajduje się $5 g$ substancji rozpuszczonej:

C_{p} = 5 % \Rightarrow w 100 g roztworu znajduje się 5 g substancji rozpuszczonej

R3Cd5DNQ9iK8p

Grafika składa się z trzech rysunków zamieszczonych w niebieskich ramkach. Rysunki znajdują się jeden obok drugiego. Na pierwszym rysunku od lewej przedstawiono biały karton mleka. Na środku kartonu jest ciemnoniebieskie pole, na którym jest napis 3,2 %. Po środku, na górze kartonu, jest ciemnoniebieska zakrętka, pod którą w niebieskiej ramce jest napis mleko. W prawym dolnym rogu kartonu znajduje się napis 1 litr. Pod rysunkiem jest podpis: W 100 g mleka 3,2 % znajduje się 3,2 g tłuszczu. Środkowy obrazek przedstawia rysunek butelki ze spirytusem salicylowym. Jest to biała plastikowa buteleczka z białą zakrętką. Na środku butelki jest żółta etykieta z czerwonym napisem spirytus salicylowy 2 %. Pod rysunkiem jest podpis: W 100 g leku do odkażania (np. wyprysków) znajdują się 2 g substancji czynnej. Na ostatnim obrazku jest rysunek torebki z solą fizjologiczną. Jest to przezroczysta, prostokątna torebka, wewnątrz której jest niebieska ciecz. Na torebce jest czarny napis sól fizjologiczna 0,9 %. Pod rysunkiem jest podpis: Sól fizjologiczna stosowana do wlewów dożylnych zawiera około 0,9 g chlorku sodu w 100 g roztworu. — Codziennie spotykamy się z artykułami, na których opakowaniach podano zawartość ich składników
Źródło: epodreczniki.pl, licencja: CC BY 3.0.

Stężenie procentowe można obliczyć, korzystając z wzoru:

C_{p} = \frac{m_{s}}{m_{r}} \cdot 100 %

w którym poszczególne symbole oznaczają:
$C_{p}$ – stężenie procentowe;
$m_{s}$ – masę substancji;
$m_{r}$ – masę roztworu.

Przypomnijmy, że masa roztworu ( $m_{r}$ ) jest sumą masy rozpuszczalnika, najczęściej wody ( $m_{r o z p .}$ ) i masy rozpuszczonej w nim substancji ( $m_{s}$ ):

m_{r} = m_{r o z p .} + m_{s}

Wielkość	Oznaczenie wielkości	Wartość
Stężenie procentowe	$C_{p}$	$4 %$
Masa substancji	$m_{s}$	$4 g$
Masa roztworu	$m_{r}$	$100 g$
Masa rozpuszczelnika	$m_{r o z p .}$	$100 g - 4 g = 96 g$

Polecenie 1

RRf5TaewOyirs

Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

iTyYZpziNv_d5e244

2. Obliczanie stężenia procentowego roztworu

Jeśli znamy masę rozpuszczalnika lub masę roztworu oraz masę rozpuszczonej substancji, możemy wyznaczyć stężenie procentowe roztworu. Przy wszystkich obliczeniach musimy pamiętać o jednostkach masy, które zawsze wstawiamy do wzoru.

Polecenie 2

Oblicz stężenie procentowe roztworu cukru, jeśli $250 g$ roztworu zawiera $100 g$ tej substancji. Następnie obejrzyj film i sprawdź swoje rozwiązanie.

RbP9fUBs6sK2z

Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

R1A5U7btqXfHM

Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

R1UH4FodZhpEU

Film pt. Zadanie 1 – rozwiązanie z wykorzystaniem definicji stężenia procentowego i ułożeniem proporcji
Źródło: Tomorrow Sp. z o. o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Zadanie możesz także rozwiązać, podstawiając odpowiednie dane z zadania do poznanego wzoru. Rozwiązanie będzie wówczas wyglądało następująco:

Dane:

m_{s} (c u k r u) = 100 g

m_{r} = 250 g

C_{p} = \frac{m_{s}}{m_{r}} \cdot 100 %

C_{p} = \frac{100 g}{250 g} \cdot 100 % = 40 %

Stężenie procentowe analizowanego roztworu cukru wynosi $40 %$ .

Polecenie 3

Oblicz stężenie procentowe roztworu chlorku sodu, który powstał po rozpuszczeniu $10 g$ tej substancji w $250 g$ wody. Wynik podaj z dokładnością do drugiego miejsca po przecinku. Sprawdź odpowiedź. W przypadku wątpliwości przeanalizuj rozwiązanie zadania.

RDkONj7LAnNVo

Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Rl3fHqOoR7UYs

Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

1. Obliczamy masę roztworu, która jest sumą masy wody i masy chlorku sodu (substancji rozpuszczonej).

m_{r} = m_{r o z p .} + m_{s} = 250 g + 10 g = 260 g

2. Dalszą część zadania możemy rozwiązać na dwa sposoby – korzystając z wzoru na stężenie procentowe lub z proporcji.

Sposób I	Sposób II
Wstawiamy odpowiednie wartości do wzoru:	Układamy proporcję:
$C_{p} = \frac{m_{s}}{m_{r}} \cdot 100 %$	$260 g — 10 g$ $100 g — x$
$C_{p} = \frac{masa chlorku sodu}{masa roztworu chlorku sodu} \cdot 100 %$	$260 g — 10 g$ $100 g — x$
$C_{p} = \frac{10 g}{260 g} \cdot 100 % = 3, 85 %$	Obliczamy niewiadomą:
$C_{p} = \frac{10 g}{260 g} \cdot 100 % = 3, 85 %$	$x = \frac{100 g \cdot 10 g}{260 g} = 3,85 g$

Stężenie procentowe uzyskanego roztworu jest równe $3, 85 %$ .

iTyYZpziNv_d5e339

3. Obliczanie masy poszczególnych składników roztworu

Znając stężenie procentowego roztworu oraz jego masę, można obliczyć masę substancji rozpuszczonej. Podobnie, na podstawie informacji o stężeniu procentowym roztworu i masie zawartej w nim substancji rozpuszczonej, potrafimy określić masę roztworu. Przy obliczeniach można korzystać zarówno z odpowiedniej proporcji, jak i z odpowiednio przekształconego wzoru na stężenie procentowe.

Polecenie 4

Przekształć wzór wyrażający stężenie procentowe tak, aby można było wykorzystać go do obliczenia masy substancji i masy roztworu.

RNj7Kwr7hFgjq

Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

R6s3BXzTNZ3Hc

Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Stężenie procentowe można obliczyć, korzystając z wzoru: $C_{p} = \frac{m_{s}}{m_{r}} \cdot 100 %$

Wzory
Wzór na stężenie procentowe	Wzór na masę substancji	Wzór na masę roztworu
$C_{p} = \frac{m_{s}}{m_{r}} \cdot 100 %$	$m_{s} = \frac{C_{p} \cdot m_{r}}{100 %}$	$m_{r} = \frac{m_{s}}{C_{p}} \cdot 100 %$
$C_{p}$ – stężenie procentowe $m_{s}$ – masa substancji $m_{r}$ – masa roztworu

Polecenie 5

Oblicz, ile gramów wody należy dodać do $120 g$ cukru, aby otrzymać roztwór o stężeniu $30 %$ . Sprawdź odpowiedź. W przypadku wątpliwości przeanalizuj rozwiązanie zadania.

R1VENq0cUbIno

Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

R1ZCGTXokdNIZ

Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Jeżeli roztwór ma mieć stężenie $30 %$ , to w $100 g$ roztworu powinno znajdować się $30 g$ substancji i $(100 g - 30 g) 70 g$ wody.

30 g cukru — 70 g wody

120 g cukru — x

x = \frac{120 g \cdot 70 g}{30 g} = 280 g

Aby uzyskać roztwór o stężeniu $30 %$ , należy rozpuścić $120 g$ cukru w $280 g$ wody.

Polecenie 6

Oblicz, ile gramów siarczanu( $VI$ ) miedzi( $II$ ) znajduje się w $250 g$ wodnego roztworu tej substancji o stężeniu $2 %$ . Sprawdź odpowiedź. W przypadku wątpliwości przeanalizuj rozwiązanie zadania.

RD7AfArABZArC

Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

R1NveLSPpCHbw

Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Sposób I	Sposób II
Korzystamy z przekształconego wzoru na stężenie procentowe, do którego wstawiamy odpowiednie wartości liczbowe: $m_{s} = \frac{C_{p} \cdot m_{r}}{100 %} = \frac{2 % \cdot 250 g}{100 %} = 5 g$	Układamy proporcję:
	$100 g — 2 g$ $250 g — x$
	Obliczamy niewiadomą (masę siarczanu( $VI$ ) miedzi( $II$ )):
	$x = \frac{250 g \cdot 2 g}{100 g} = 5 g$

W $250 g$ roztworu o stężeniu $2 %$ znajduje się $5 g$ siarczanu( $VI$ ) miedzi( $II$ ).

Polecenie 7

Oblicz masę wodnego roztworu chlorku potasu o stężeniu $2 %$ , w którym znajduje się $1,5 g$ tej substancji. Oblicz masę wody, która znajduje się w tym roztworze. Sprawdź odpowiedź. W przypadku wątpliwości, przeanalizuj wyjaśnienie zadania.

R1ddGIG6XQe5V

Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

R7S4p2kqNCHqM

Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Sposób I	Sposób II
Korzystamy ze wzoru na stężenie procentowe, który odpowiednio przekształcamy do postaci: $m_{r} = \frac{m_{s}}{C_{p}} \cdot 100 %$	Układamy proporcje: $100 g — 2 g$ $x — 1,5 g$
	Obliczamy niewiadomą (masę roztworu): $x = \frac{1, 5 g \cdot 100 g}{2 g} = 75 g$
Po wstawieniu odpowiednich liczb, otrzymujemy wynik: $m_{r} = \frac{1, 5 g}{2 %} \cdot 100 % = 75 g$
Znając masę roztworu i rozpuszczonej w niej substancji, łatwo policzymy masę wody (rozpuszczalnika). Korzystamy ze wzoru: $m_{r} = m_{r o z p .} + m_{s}$ $m_{r}$ – masa roztworu $m_{r o z p .}$ – masa rozpuszczalnika $m_{s}$ – masa substancji
Po jego przekształceniu, wstawiamy do równania dane liczbowe: $m_{r o z p .} = m_{r} - m_{s} = 75 g - 1,5 g = 73,5 g$

Roztwór chlorku potasu o stężeniu $2 %$ , w którym znajduje się $1,5 g$ tej substancji, ma masę $75 g$ , a zawarta w nim woda ma masę $73,5 g$ .

iTyYZpziNv_d5e528

4. Sporządzanie roztworu o określonym stężeniu procentowym

Aby przygotować roztwór o określonym stężeniu procentowym, należy znać masy jego składników: rozpuszczalnika i substancji rozpuszczonej. W tym celu należy wcześniej dokonać odpowiednich obliczeń. Obliczoną ilość substancji stałej (która w roztworze będzie stanowiła substancję rozpuszczoną) należy odważyć i dokładnie wymieszać z odmierzoną objętością ciekłego rozpuszczalnika. Objętość rozpuszczalnika możemy obliczyć, znając jego masę oraz gęstość.

Doświadczenie 1

Zapoznanie z czynnościami niezbędnymi do przygotowania roztworu o określonym stężeniu procentowym – procedura przygotowania $150 g$ wodnego roztworu chlorku sodu o stężeniu $2 %$ .

Polecenie 8

Zaprojektuj doświadczenie pozwalające na przygotowanie $150 g$ wodnego roztworu chlorku sodu (soli kuchennej) o stężeniu $2 %$ . Wypisz nazwy niezbędnego sprzętu laboratoryjnego oraz odczynników (substancji chemicznych). Następnie napisz, jakie czynności trzeba wykonać, żeby sporządzić opisany roztwór (zapisz instrukcję).
Oblicz masę substancji (wyrażoną w gramach) oraz objętość wody (wyrażoną w centymetrach sześciennych), niezbędne do przygotowania $150 g$ wodnego roztworu chlorku sodu o stężeniu $2 %$ . Załóż, że gęstość wody wynosi $1 \frac{g}{{cm}^{3}}$ . Sprawdź swoją odpowiedź. W razie wątpliwości, przeanalizuj rozwiązanie.

R1GkBomzRUfck

Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

R1C74Ig3IZa0Z

Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Postępując zgodnie z zaproponowaną przez Ciebie instrukcją (po jej zweryfikowaniu z instrukcją przykładową zamieszczoną w sekcji „odpowiedź”), przeprowadź doświadczenie. Następnie obejrzyj film i sprawdź poprawność wykonywanych czynności laboratoryjnych.

Rodzaj roztworu	Masa chlorku sodu, jaką należy odważyć	Objętość wody, jaką należy odmierzyć
$m_{r} = 150 g$ $C_{p} = 2 %$	$m_{s} = \frac{C_{p} \cdot m_{r}}{100 %} = \frac{2 % \cdot 150 g}{100 %} = 3 g$	Masa wody: $m_{w o d y} = m_{r} - m_{s}$ $m_{w o d y} = 150 g - 3 g = 147 g$
$m_{r} = 150 g$ $C_{p} = 2 %$		Aby wyliczyć objętość wody musimy skorzystać ze wzoru na gęstość: $d = \frac{m}{V} \Rightarrow V_{w o d y} = \frac{m_{w o d y}}{d_{w o d y}}$ $V_{w o d y} = \frac{147 g}{1 \frac{g}{{cm}^{3}}} = 147 {cm}^{3}$

Sprzęt laboratoryjny i odczynniki:

zlewka;
cylinder miarowy;
bagietka;
łyżeczka;
waga laboratoryjna;
woda destylowana;
chlorek sodu;
szkiełko zegarkowe.

Przykładowa instrukcja:

Przed przystąpieniem do przygotowania roztworu o określonej masie i stężeniu, należy obliczyć masę substancji rozpuszczonej i objętość rozpuszczalnika.
W cylindrze miarowym należy odmierzyć obliczoną objętość wody destylowanej, a następnie zawartość cylindra przelać do zlewki.
Na szkiełku zegarkowym należy odważyć wyliczoną masę chlorku sodu i przenieść ją do zlewki z wodą.
Zawartość zlewki należy mieszać do całkowitego rozpuszczenia się chlorku sodu.

R104m69i3H4Gw1

Źródło: Tomorrow Sp. z o. o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Do przygotowania $150 g$ roztworu o stężeniu $2 %$ , należy użyć $3 g$ chlorku sodu i $147 {cm}^{3}$ wody.

iTyYZpziNv_d5e630

5. Gęstość roztworu

GęstośćgęstośćGęstość roztworu jest wielkością fizyczną i oznacza masę określonej jednostki objętości roztworu. Wartość ta zmienia się wraz z temperaturą. Jeśli roztwór ma gęstość równą $1, 05 \frac{g}{{cm}^{3}}$ oznacza to, że $1 {cm}^{3}$ roztworu ma masę $1, 05 g$ .

Gęstość roztworu możemy policzyć, korzystając z wzoru:

d_{r} = \frac{m_{r}}{V_{r}}

$m_{r}$ – masa roztworu
$V_{r}$ – objętość roztworu

Gęstość roztworu można wyrażać w różnych jednostkach, np.: $\frac{g}{{cm}^{3}}$ , $\frac{g}{{dm}^{3}}$ , $\frac{kg}{m^{3}}$ . W naszych obliczenia będziemy stosować jednostkę $\frac{g}{{cm}^{3}}$ .

Polecenie 9

Oblicz, jaką masę ma $15 {cm}^{3}$ roztworu, którego gęstość wynosi $1,102 \frac{g}{{cm}^{3}}$ . Wynik podaj w gramach, z dokładnością do drugiego miejsca po przecinku. Sprawdź odpowiedź. W przypadku wątpliwości, przeanalizuj rozwiązanie zadania.

RHHGtfZmHCsOi

Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

R1GQE9izjft2I

Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

I sposób	II sposób
Przekształcamy wzór $d_{r} = \frac{m_{r}}{V_{r}}$ , tak aby wyliczyć interesującą nas masę roztworu: $m_{r} = d_{r} \cdot V_{r}$	Układamy proporcję: $1 {cm}^{3} — 1,102 g$ $15 {cm}^{3} — x$
Do wzoru podstawiamy odpowiednie dane z treści zadania: $m_{r} = 1,102 \frac{g}{c m^{3}} \cdot 15 c m^{3} = 16,53 g$	Obliczamy niewiadomą (masę roztworu): $x = \frac{15 {cm}^{3} \cdot 1, 102 g}{1 {cm}^{3}} = 16, 53 g$

Roztwór o objętości $15 {cm}^{3}$ i gęstości $1,102 \frac{g}{{cm}^{3}}$ ma masę $16,53 g$ .

Polecenie 10

Oblicz gęstość roztworu, którego $25 {cm}^{3}$ ma masę $24,5 g$ . Wynik podaj z dokładnością do drugiego miejsca po przecinku. Sprawdź odpowiedź. W przypadku wątpliwości, przeanalizuj rozwiązanie zadania.

RWp0jvhmQqYqP

Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

RjjoICIqi6RmJ

Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

I sposób	II sposób
Korzystamy ze wzoru wyrażającego gęstość $d_{r} = \frac{m_{r}}{V_{r}}$	Układamy proporcję: $24,5 g — 25 {cm}^{3}$ $x — 1 {cm}^{3}$
Do wzoru podstawiamy odpowiednie dane z treści zadania: $d_{r} = \frac{24,5 g}{25 {c m}^{3}} = 0,98 \frac{g}{{c m}^{3}}$	Obliczamy niewiadomą (masę roztworu o objętości $1 {cm}^{3}$ ): $x = \frac{1 {cm}^{3} \cdot 24, 5 g}{25 {cm}^{3}} = 0, 98 g$

Roztwór o objętości $25 {cm}^{3}$ i masie $24,5 g$ ma gęstość $0, 98 \frac{g}{{cm}^{3}}$ .

iTyYZpziNv_d5e763

6. Powiązania między gęstością i stężeniem procentowym roztworu

Polecenie 11

Oblicz, ile gramów cukru znajduje się w $20 {cm}^{3}$ roztworu o stężeniu $15 %$ , jeżeli jego gęstość wynosi $1,059 \frac{g}{{cm}^{3}}$ .

R1WobYPIs5KUO

Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

RaqKiT9gpH9Ag

Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Na początku należy obliczyć, jaką masę ma $20 {cm}^{3}$ roztworu, a następnie, wykorzystując stężenie procentowe, określić, ile cukru się w nim znajduje.

Obliczenie masy roztworu cukru.


Sposób z użyciem wzoru na gęstość	Sposób z użyciem proporcji
$m_{r} = d_{r} \cdot V_{r} = 1,059 \frac{g}{{cm}^{3}} \cdot 20 {cm}^{3} = 21,18 g$	$1,059 g — 1 {cm}^{3}$ $x — 20 {cm}^{3}$
	$x = \frac{20 {cm}^{3} \cdot 1,059 g}{1 {cm}^{3}} = 21,18 g$

Obliczenie masy cukru zawartej w podanej masie roztworu.


Sposób z użyciem wzoru na gęstość	Sposób z użyciem proporcji
$m_{s} = \frac{C_{p} \cdot m_{r}}{100 %} = \frac{15 % \cdot 21, 18 g}{100 %} = 3, 177 g$	$100 g — 15 g$ $21, 18 g — x$
	$x = \frac{21,18 g \cdot 15 g}{100 g} = 3,177 g$

W $20 {cm}^{3}$ roztworu o stężeniu $15 %$ i gęstości $1,059 \frac{g}{{cm}^{3}}$ znajduje się $3,177 g$ cukru.

iTyYZpziNv_d5e826

Podsumowanie

Stężenie procentowe to informacja o tym, ile części masowych (wagowych) substancji rozpuszczonej znajduje się w $100$ częściach masowych (wagowych) roztworu.
Stężenie procentowe roztworu można obliczyć na podstawie masy roztworu i masy substancji rozpuszczonej, przy użyciu wzoru: $C_{p} = \frac{m_{s}}{m_{r}} \cdot 100 %$ .
Na podstawie stężenia procentowego i masy roztworu można obliczyć masę substancji rozpuszczonej: $m_{s} = \frac{C_{p} \cdot m_{r}}{100 %}$ .
Stężenie procentowe roztworu można obliczyć na podstawie masy rozpuszczalnika i masy substancji rozpuszczonej, przy użyciu wzoru: $C_{p} = \frac{m_{s}}{m_{r o z p .} + m_{s}} \cdot 100 %$ .
Jeśli jest znana gęstość roztworu, to jest możliwe ustalenie masy jego dowolnej objętości.
Wszystkie opisane powyżej obliczenia można wykonać z wykorzystaniem proporcji (zamiast podanych wzorów).

Praca domowa

Polecenie 12.1

U dziecka uczulonego na jad osy wystąpił wstrząs anafilaktyczny po użądleniu przez owada. Ratunkiem było domięśniowe podanie roztworu adrenaliny. Lek ten jest dostępny w ampułkach, w roztworze $0,1$ -procentowym o gęstości $1 \frac{g}{{cm}^{3}}$ . Podaje się go dzieciom w dawce $10^{- 6} g$ na $1 kg$ masy ciała. Zagrożone dziecko ważyło $25 kg$ . Oblicz, jaką objętość ( ${cm}^{3}$ ) tego leku musiała podać pielęgniarka małemu pacjentowi, aby uratować życie.

RSAqIpKBvQYz8

Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Rqu2ztqKZuKkB

Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Pielęgniarka powinna podać pacjentowi $0,025 {cm}^{3}$ opisanego leku.

Polecenie 12.2

Oblicz, ile ${cm}^{3}$ roztworu adrenaliny musiałby otrzymać twój organizm, gdyby okazało się, że – z uwagi na gwałtowną reakcję na alergen – twoje życie byłoby zagrożone.

RgeKRgVdyDdEY

Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

R1KMubk1nHqmc

Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

iTyYZpziNv_d5e885

Słownik

gęstość

wielkość fizyczna, w tym materiale definiowana jako stosunek masy pewnej ilości substancji lub roztworu (homogenicznej mieszaniny substancji) do zajmowanej przez nią objętości; wyrażamy ją wzorem: $d = \frac{m}{V}$

stężenie procentowe roztworu

liczba gramów substancji rozpuszczonej w 100 g roztworu (wyrażona w procentach)

roztwór nasycony

roztwór, w którym znajduje się maksymalna liczba gramów substancji rozpuszczonej, jaka wynika z jej rozpuszczalności w podanych warunkach temperatury i ciśnienia

roztwór stężony

roztwór, w którym ilość substancji rozpuszczonej jest taka sama lub niewiele mniejsza od masy substancji w roztworze nasyconym

roztwór rozcieńczony

roztwór, w którym ilość substancji rozpuszczonej jest znacząco mniejsza od ilości rozpuszczalnika

iTyYZpziNv_d5e931

Ćwiczenia

Pokaż ćwiczenia:

RFfCPU7UbSsli1

Ćwiczenie 1

Uzupełnij luki w tekście przeciągając odpowiednią wartość. W 250 g wodnego roztworu chlorku sodu znajduje się 5 g substancji rozpuszczonej. Roztwór ten zawiera zatem 1. 255000, 2. 98, 3. 0,245, 4. 245, 5. 245000, 6. 50,0, 7. 0,255, 8. 255, 9. 2,0 g rozpuszczalnika. Zakładając, że gęstość tego rozpuszczalnika jest równa

1 \frac{g}{{cm}^{3}}

, wyliczymy, że jego objętość w analizowanym roztworze wynosi 1. 255000, 2. 98, 3. 0,245, 4. 245, 5. 245000, 6. 50,0, 7. 0,255, 8. 255, 9. 2,0

{dm}^{3}

. Stężenie procentowe opisanego roztworu chlorku sodu jest równe 1. 255000, 2. 98, 3. 0,245, 4. 245, 5. 245000, 6. 50,0, 7. 0,255, 8. 255, 9. 2,0%.

Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Ćwiczenie 2

R1ArBhEm4pyEr11

Źródło: epodreczniki.pl, licencja: CC BY 3.0.

Rr0X6ev0lhlYj1

Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Ćwiczenie 3

RKXvi4CB6G0881

Ile gramów chlorku potasu pozostanie po odparowaniu do sucha 350 g roztworu tej substancji o stężeniu 2%. Wskaż prawidłową odpowiedź.

7 g
2 g
348 g
175 g

Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Ćwiczenie 4

RQQe5lLEAn1f01

Ile gramów wody należy dodać do 2,5 g soli kamiennej, aby otrzymać roztwór o stężeniu 1%. Wskaż prawidłową odpowiedź.

247,5 g
250 g
100 g
97,5 g

Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

R42bgi8SvD9oa21

Ćwiczenie 5

Uporządkuj próbki mleka od najmniejszej do największej zawartości tłuszczu.

120 g 3,2% mleka
500 g 0,5% mleka
360 g 1,5% mleka

Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Ćwiczenie 6

Oblicz, ile gramów wody i ile gramów cukru należy zmieszać ze sobą, aby otrzymać $500 g$ syropu o stężeniu $80 %$ .

RLcMjsSXvSrNo

Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

RAuOUMAkkfpAC

Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Sprawdź, czy Twoja odpowiedź zawiera dokładnie takie masy wody i cukru, jakie podano poniżej.

Aby otrzymać $500 g$ syropu o stężeniu $80 %$ , należy zmieszać ze sobą $100 g$ wody i $400 g$ cukru.

Ćwiczenie 7

R1ZKeHr7S96QE21

Źródło: epodreczniki.pl, licencja: CC BY-SA 3.0.

R1Vjn298FPbh72

Poniżej podano masy i objętości czterech wodnych roztworów. Przyporządkuj każdemu z roztworów do odpowiadającą mu wartość gęstości. m_r = 39 g, V_r = 30 cm³ Możliwe odpowiedzi: 1.

1,3 \frac{g}{{cm}^{3}}

, 2.

6,0 \frac{g}{{cm}^{3}}

, 3.

1,2 \frac{g}{{cm}^{3}}

, 4.

2,0 \frac{g}{{cm}^{3}}

m_r = 90 g, V_r = 15 cm³ Możliwe odpowiedzi: 1.

1,3 \frac{g}{{cm}^{3}}

, 2.

6,0 \frac{g}{{cm}^{3}}

, 3.

1,2 \frac{g}{{cm}^{3}}

, 4.

2,0 \frac{g}{{cm}^{3}}

m_r = 26 g, V_r = 13 cm³ Możliwe odpowiedzi: 1.

1,3 \frac{g}{{cm}^{3}}

, 2.

6,0 \frac{g}{{cm}^{3}}

, 3.

1,2 \frac{g}{{cm}^{3}}

, 4.

2,0 \frac{g}{{cm}^{3}}

m_r = 24 g, V_r = 20 cm³ Możliwe odpowiedzi: 1.

1,3 \frac{g}{{cm}^{3}}

, 2.

6,0 \frac{g}{{cm}^{3}}

, 3.

1,2 \frac{g}{{cm}^{3}}

, 4.

2,0 \frac{g}{{cm}^{3}}

Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Ćwiczenie 8

RZTAxhYCadE7z1

Oblicz masę 50 ${cm}^{3}$ roztworu cukru o gęstości 1,010 $\frac{g}{{cm}^{3}}$ . Wskaż prawidłową odpowiedź.

50,5 g
55,5 g
51,01 g
1010 g

Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

R11Hp4vJn0DWP2

Ćwiczenie 9

Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Ćwiczenie 10

Zaprojektuj doświadczenie pozwalające na przygotowanie $200 g$ wodnego roztworu cukru (sacharozy) o stężeniu $5 %$ . W tym celu wypisz nazwy niezbędnego sprzętu laboratoryjnego oraz odczynników (substancji chemicznych); wykonaj odpowiednie obliczenia, a następnie napisz, jakie czynności trzeba wykonać, żeby sporządzić opisany roztwór (zapisz instrukcję).

RelxaSr6w0yW1

Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

R1bR6GSI02d0z

Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Obliczenia:

Sprawdź, czy Twoje obliczenia doprowadziły do uzyskania poniższych wyników.

Do przygotowania $200 g$ roztworu o stężeniu $5 %$ , potrzeba $10 g$ cukru i $190 {cm}^{3}$ wody (destylowanej).

Sprzęt laboratoryjny i odczynniki:

Sprawdź, czy wszystkie z poniższych pozycji znajdują się na zaproponowanej przez Ciebie liście sprzętu i odczynników: zlewka, cylinder miarowy, bagietka, łyżeczka, waga laboratoryjna, szkiełko zegarkowe, woda destylowana, cukier (sacharoza).

Przykładowa instrukcja:

Na szkiełku zegarkowym należy odważyć $10 g$ cukru i przenieść go do zlewki.
W cylindrze miarowym należy odmierzyć $190 {cm}^{3}$ wody (destylowanej), a następnie zawartość cylindra przelać do zlewki z cukrem.
Zawartość zlewki należy mieszać do całkowitego rozpuszczenia się cukru.

Ćwiczenie 11

R1TVVTzsp5ZKs

Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Glossary

Rg7b4eSKXzKLc2

Ćwiczenie 11

Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Ćwiczenie 12

Przeczytaj poniższy tekst i odpowiedz własnymi słowami, w jaki sposób można zmienić stężenie roztworu.

„Often in informal, non‑technical language, concentration is described in a qualitative way, through the use of adjectives such as „dilute” for solutions of relatively low concentration and „concentrated” for solutions of relatively high concentration. To concentrate a solution, one must add more solute (for example, alcohol), or reduce the amount of solvent (for example, water). By contrast, to dilute a solution, one must add more solvent, or reduce the amount of solute.”

Źródło: Wikipedia – Concentration

R1Ln333feE2YV

Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Glossary

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.

bg‑gray3

Notatnik

RYymZq3bo9epQ

Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.