STĘŻENIE PROCENTOWE ROZTWORU

Każdy z nas kiedyś solił wodę, rozcieńczał sok, rozcieńczał esencję herbacianą. A jeśli tego nie robił, to z pewnością kiedyś to uczyni. Chemia ma jedno wspólne określenie na takie mieszaniny: roztwór. Zatem mama mówi o posoleniu wody do kiszenia ogórków, a chemik myśli o sporządzeniu roztworu soli ;).

Czym się charakteryzuje roztwór? Popatrzmy na solankę, herbatę, czy rozcieńczony sok. Nie zauważamy tam żadnych drobinek dwóch substancji – mówimy, że roztwór jest mieszaniną jednorodną.

Na każdym etapie nauki spotkać się możemy z rozmaitymi zadaniami z chemii, w których będzie mowa o stężeniu. Takie zadania to klasyka, co nie oznacza, że prościajstwo. Często takie zadania sprawiają nielada kłopot. Aby je rozgryźć, musimy rozumieć wszystkie pojęcia występujące w zadaniu, musimy wiedzieć, co z zadania wynika i musimy wiedzieć, jak policzyć to, co jest nieznane.

Wiemy już, co to jest roztwór. Solanka do kiszenia ogórków, herbata sporządzona z esencji, czy rozcieńczony sok, to przykład roztworu dwuskładnikowego, np. soli i wody. Są również roztwory wieloskładnikowe, np. syrop na kaszel, ale o nich nie będziemy teraz myśleć.

Czy roztwór, to zawsze ciecz? Tak mogłoby wynikać z zadań, należy jednak pamiętać, że istnieją roztwory we wszystkich trzech stanach skupienia są zatem roztwory:

  • stałe, których przykładem może być brąz, czyli stop miedzi z cyną, czy amalgamaty – stopy metali z rtęcią;

  • ciekłe, powstałe zarówno przez rozpuszczenie w cieczy ciała stałego (np. soli), innej cieczy (np. esencji herbacianej), czy gazu (np. w wodzie jest rozpuszczona pewna ilośc tlenu, dzięki któremu oddychają zwierzęta wodne). Oczywiście cieczą, w której coś się rozpuszcza, może być nie tylko woda, jest bardzo dużo rozpuszczalników, wymienię kilka: aceton, chloroform, benzyna, etanol…

  • gazowe (na przykład powietrze)

Na szczęście w zadaniach będziemy mieć do czynienia wyłącznie z roztworami ciekłymi, a jeszcze zawężając: z roztworami wodnymi, czyli jakąś substancję rozpuszczono w wodzie. Zarówno ta substancja, jak i woda, mają swoje nazwy.

W zadaniach może być napisane, że np. „zmieszano ze sobą x gramów soli z y gramami wody”. Takie zmieszanie składników, to rozpuszczenie soli w wodzie. Sól, czy też jakąkolwiek inną substancję, którą mieszamy z wodą, nazywać będziemy substancją rozpuszczoną, natomiast wodę, czyli to, w czym rozpuszczamy, nazwiemy rozpuszczalnikiem. Zatem mama prosi o sporządzenie solanki do kiszenia ogórków, a chemik sporządza roztwór wodny soli, czyli substancja rozpuszczona jest sól, rozpuszczalnikiem woda. Proste. Pamiętajmy jednak, że substancją rozpuszczoną może też być ciecz, np. zmieszano kwas azotowy i wodę. Co będzie substancją rozpuszczoną, a co rozpuszczalnikiem? Zasada jest taka: jako rozpuszczalnik traktujemy to, czego jest w roztworze więcej.

Jak określić ilość substancji rozpuszczonej w wodzie, czyli np. soli wymieszanej z wodą? Przepis na kiszenie ogórków mówi np. jedną łyżkę soli na litr wody. Jest to określenie trochę nieprecyzyjne, bo jedna osoba wsypie do litra wody płaską łyżkę soli, druga osoba z lekkim czubeczkiem, a trzecia czubatą łyżkę. I tym sposobem ogórki kiszone w wykonaniu mamusi będą smakowały ciut inaczej, niż te kiszone przez ciocię, choć obie korzystały z niezawodnego przepisu prababci ;). Chemia, jako że jest nauką ścisłą, ma specjalną nazwę na ilość substancji znajdującej się w roztworze – jest to stężenie roztworu. Stężenie roztworu bardzo dokładnie określa nam ilość substancji rozpuszczonej w jakiejś jednostce roztworu. Możemy zatem powiedzieć, że stężenie solanki wynosi łyżka soli na litr wody. Oznacza to, że jeśli ogórki obrodziły i mamusia potrzebuje 5 litrów solanki, to nie musimy przygotowywać pięc litrowych naczyń, lecz jedno duże, w którym cały roztwór się zmieści.

Oczywiście stężenie solanki określone w łyżkach na litr nie jest stężeniem wyrażonym w języku chemicznym. Chemia zna kilka dokładnych sposobów na określenie stężenia roztworu, najczęściej stosowanym jest stężenie procentowe.

Stężenie procentowe to liczba gramów związku, jaka jest obecna w 100 g roztworu i wyrażona w procentach.

Można to opisać wzorem. Stężenie procentowe oznacza się symbolem Cp.

wzorek na Cp Stężenie procentowe roztworu

ms -> masa substancji rozpuszczonej

mr -> masa roztworu

Roztwór, to substancja rozpuszczona i rozpuszczalnik, czyli na masę roztworu ms składa się zarówno masa substancji rozpuszczonej ms, jak i masa rozpuszczalnika mrozp, stąd zapis po drugim znaku równości.

Stężenie procentowe zawiera się pomiędzy 0 % i 100 %. Skąd te dwie wielkości? Jeśli mamy w naczyniu samą wodę, bo nie wsypalismy tam soli, to mamy tam 0 % substancji rozpuszczonej, natomiast jeśli w naczyniu mamy tylko substancję rozpuszczoną, bez wody, to stanowi ona całość, czyli 100 %.

Zabieramy się za rozwiązywanie najprostszych zadań o stężeniu procentowym. Kiedy już znamy podstawowe pojęcia z nim związane, czytamy zadanie ze zrozumieniem, jeśli jednokrotnie przeczytanie niewiele daje, czytamy ponownie. Próbujemy sobie wyobrazić sytuację opisaną w zadaniu, to często pomaga. Wypisujemy to, co wiemy z zadania, czyli dane. Osobno wypisujemy to, czego poszukujemy, co mamy policzyć, czyli szukane. Piszemy wzór, z którego należy policzyć szukane i zastanawiamy się, czy ten wzór trzeba jakoś przekształcić. Liczymy.

Przykład 1.

W 200 gramach roztworu znajduje się 10 gramów substancji. Oblicz stężenie procentowe roztworu.

Rozwiązanie:

Wyobrażamy sobie, że mamy np. słoik, w którym jest 200 gramów roztworu soli kuchennej (mr = 200 g), w tych 100 gramach roztworu jest 10 gramów soli, czyli substancji rozpuszczonej (ms = 10 g). Mamy policzyć, jakie jest stężenie roztworu otrzymanego poprzez rozpuszczenie tych 10 gramów soli (Cp = ?)

Dane:

mr = 200 g

ms = 10 g

Szukane:

Cp = ?

Korzystamy ze wzoru: Cp = ( ms / mr ) x 100 %. Podstawiamy to, co wiemy, czyli:
Cp = (10 g / 200 g) x 100 % = 1/20 x 100 % = 5 %.
Ponieważ w liczniku i mianowniku ułamka (tj. 10 g / 200 g) znalazły się te same jednostki, więc zostały skrócone.

Odpowiedź: Stężenie procentowe tego roztworu wynosi 5 %.

Przykład 2

Oblicz stężenie roztworu otrzymanego przez rozpuszczenie 5 g cukru w 150 g wody.

Rozwiązanie:

Wyobrażamy sobie, że do naczynia zostało wlane 150 g wody (mrozp = 150 g), po czym wsypano tam 5 gramów cukru (ms = 5 g) i zamieszano. Powstał roztwór. Jego masa wynosi: 150 g wody + 5 g cukru = 155 g roztworu (mr = 155 g). Jakie jest stężenie tak sporządzonego roztworu?

Dane:

mrozp = 150 g

ms = 5 g

Szukane:

Cp = ?

Korzystamy ze wzoru:

Cp = ( ms / mr ) x 100 %

Ponieważ masa roztworu (mr) to masa substancji rozpuszczonej (ms) plus masa rozpuszczalnika (mrozp):

mr = ms + mrozp

więc korzystamy z rozbudowanej formy wzoru na stężenie:

Cp = [ ms / (ms + mrozp) ] x 100 %

Cp = 5 g / (5 g + 150 g) x 100 % = 5 g / 155 g x 100 % = 0,03 x 100 % = 3 %

Odpowiedź: Stężenie procentowe tego roztworu wynosi 3 %.

Przykład 3:

Do 100 g 15 % roztworu NaOH dodano 30 g NaOH. Oblicz stężenie procentowe nowego roztworu.

Rozwiązanie:

Wyobrażamy sobie, że mamy w zlewce 100 g roztworu. Okazał się on dla nas nie dość stężony, więc dosypaliśmy jeszcze 30 g i wymieszaliśmy, aż wodorotlenek się rozpuścił. Otrzymaliśmy roztwór o nowym stężeniu, zawierający inną ilość substancji rozpuszczonej.

Dane:

Pierwotna masa roztworu: 100 g

Pierwotne stężenie roztworu: 15 %

Masa roztworu po dodaniu nowej porsji substancji: 100 g + 30 g = 130 g

Szukane:

Stężenie nowo otrzymanego roztworu.

Z definicji stężenia procenowego wynika, że w 100 g roztworu 15 % znajduje się 15 g substancji rozpuszczonej. Po dosypaniu 30 g tej substancji w nowym roztworze masa substancji rozpuszczonej, ms = 15 g + 30 g = 45 g

Korzystamy ze wzoru:

Cp = ( ms / mr ) x 100 %

Musimy zatem policzyć jeszcze masę nowego roztworu. Przedtem było go 100 g, dodaliśmy 30 g substancji, więc:

mr = 100 g + 30 g = 130 g

Zatem: Cp = ( 45 g / 130 g ) x 100 % = 0,346 x 100 % = 34,6 %

Odpowiedź: Stężenie tego roztworu wynosi 34,6 %.

W przyszłości wyjaśnię, jak zabrać się do zadań trudniejszych – wymagających przekształcenia wzoru, kilkuetapowych obliczeń lub zastosowania innej metody liczenia.

Goście wyszukali nas poprzez:

  • stezenie procentowe
  • jak inaczej zapisać stężenie 50ml na 10 litrów wody
  • obliczanie stężenia roztworu sposób
  • przykłady stężeń procentowych
  • roztwory chemia
  • stężenie procentowe roztworu
  • stężenie procentowe soku jak liczyć ?
  • stężenie soli z cukrem w wodzie wzór