Stężenie procentowe: charakterystyka, obliczenia i przykłady
Stężenie procentowe jest sposobem wyrażania stosunku substancji rozpuszczonej w stu częściach mieszania lub rozpuszczania. Należy zauważyć, że te „części” mogą być wyrażone w jednostkach masy lub objętości. Dzięki temu stężeniu znany jest skład roztworu, który w przeciwieństwie do czystego związku nie jest stały.
Nie tylko zmienia się jego skład, ale także jego właściwości organoleptyczne. Słoik herbaty na dolnym obrazie nabiera bardziej intensywnych smaków (i zabarwień), ponieważ w wodzie z lodem rozpuszcza się więcej przypraw. Jednakże, chociaż zmieniają się ich właściwości, stężenie tych przypraw pozostaje stałe.
Jeśli przyjmiemy, że 100 gramów tych rozpuszcza się w wodzie, a następnie wstrząsa wystarczająco, aby ujednorodnić roztwór, gram będzie rozprowadzany w słoiku. Procentowe stężenie herbaty pozostaje stałe, nawet jeśli zawartość cieczy jest podzielona na różne pojemniki.
Zmieni się to tylko wtedy, gdy do słoika zostanie dodana większa ilość wody, która, chociaż nie zmienia pierwotnej masy rozpuszczonych przypraw (substancji rozpuszczonej), zmienia jej stężenie. Dla przykładu ilości herbaty, to stężenie może być dogodnie wyrażone jako masa substancji rozpuszczonej między objętością wody.
W ten sposób otwiera drogę do nieskończonych przypadków, w których te obliczenia koncentracji odgrywają kluczową rolę.
Co to jest rozwiązanie?
Zrozumienie terminu „rozwiązanie” jest konieczne, zanim zajmiemy się wyrażeniem procentowym jego koncentracji.
Roztwór jest jednorodną lub jednolitą mieszaniną dwóch lub więcej substancji, których cząstki mają rozmiar atomowy lub cząsteczkowy.
Składnikami tego są substancje rozpuszczone i rozpuszczalnik. Substancja rozpuszczona jest materiałem rozpuszczonym w roztworze, który jest w mniejszej proporcji. Rozpuszczalnikiem jest ośrodek dyspersyjny w roztworze i występuje on w większej proporcji (jak woda w słoiku z herbatą).
Charakterystyka stężenia procentowego
- Procentowe stężenie ma wygodę unikania obliczeń molarności i innych jednostek stężenia. W wielu przypadkach wystarczy znać ilość rozpuszczonej substancji rozpuszczonej w roztworze. Jednak w przypadku reakcji chemicznych jedną stronę pozostawia stężenie molowe.
- Ułatwia weryfikację prawa zachowania masy.
- Wyraża się w częściach na sto roztworów, w których liczona jest substancja rozpuszczona.
- Związek między substancją rozpuszczoną a roztworem może być wyrażony w jednostkach masy (gramów) lub objętości (mililitry).
Jak to jest obliczane?
Sposób obliczania zależy od jednostek, w których chcesz to wyrazić. Jednak obliczenia matematyczne są zasadniczo takie same.
Masa procentowa wagowo% m / m
% (m / m) = (gramów substancji rozpuszczonej / gramów roztworu) ∙ 100
Procent wagowy roztworu wskazuje liczbę gramów substancji rozpuszczonej w każdym 100 gramach roztworu.
Na przykład roztwór o stężeniu 10% m / m NaOH zawiera 10 gramów NaOH na 100 gramów roztworu. Można to również interpretować w ten sposób: 10 g NaOH rozpuszcza się w 90 g wody (100-10).
Oba procenty wagowe w objętości% m / v
% (m / v) = (gramy substancji rozpuszczonej / mililitry roztworu) ∙ 100
Procent w miligramach jest jednostką stężenia często stosowaną w raportach klinicznych w celu opisania wyjątkowo niskich stężeń substancji rozpuszczonej (na przykład śladowych minerałów we krwi).
W konkretnym przypadku mamy następujący przykład: poziom azotu we krwi osoby wynosi 32 mg%, co oznacza, że na 100 ml krwi jest 32 mg rozpuszczonego azotu.
Oba objętości procentowe w objętości% v / v
% (obj./obj.) = (mililitry substancji rozpuszczonej / mililitry roztworu) ∙ 100
Procentowa objętość objętościowa roztworu wskazuje liczbę mililitrów substancji rozpuszczonej na każde 100 mililitrów roztworu.
Na przykład roztwór zawierający 25% obj./obj. Alkoholu w wodzie, zawiera 25 mililitrów alkoholu na 100 mililitrów roztworu, lub co najmniej: 75 ml wody rozpuszcza 25 ml alkoholu.
Przykłady obliczeń procentowych stężenia
Przykład 1
Jeśli masz 7 g KIO 3, ile gramów roztworu 0, 5% m / m można przygotować przy takiej ilości soli?
Roztwór o stężeniu 0, 5% m / m jest bardzo rozcieńczony i jest interpretowany w następujący sposób: na każde 100 gramów roztworu jest 0, 5 grama rozpuszczonego KIO 3 . Następnie, w celu określenia gramów tego rozwiązania, które można przygotować, wykorzystuje się współczynniki konwersji:
7 g KIO 3 ' (100 g Sol / 0, 5 g KIO 3 ) = 1400 g lub 1, 4 kg roztworu.
Jak to możliwe? Najwyraźniej duża ilość masy pochodziła z wody; w ten sposób 7 gramów KIO3 rozpuszczono w 1393 gramach wody.
Przykład 2
Jeśli chcesz przygotować 500 gramów 1% roztworu CuSO 4, ile gramów soli miedziowej jest potrzebnych?
Współczynniki konwersji stosuje się w celu oczyszczenia pożądanego CuSO 4 g:
500 g Sol CuSO 4 ' (1 g CuSO 4/100 g Sol CuSO 4 ) = 5 g CuSO 4
Oznacza to, że 5 g CuSO 4 (sól jaskrawych niebieskawych kolorów) rozpuszcza się w 495 g wody (około 495 ml)
Przykład 3
Jeśli zmieszacie 400 ml wody, 37 gramów cukru, 18 gramów soli i 13 gramów siarczanu sodu (Na 2 SO 4 ), jakie jest procentowe stężenie masy dla każdego ze składników mieszaniny?
Zakładając, że gęstość wody wynosi 1 g / ml, mieszanina zawiera 400 g wody. Dodając całkowitą masę składników roztworu mamy: (400 + 37 + 18 + 13) = 468 g roztworu.
Tutaj obliczenia są bezpośrednie i proste:
% Wody m / m = (400 g wody / 468 g Sol) ∙ 100 = 85, 47
% Cukier m / m = (37 g cukru / 468 g Sol) ∙ 100 = 7, 90
% Sól m / m = (18 g soli / 468 g Sol) ∙ 100 = 3, 84
% Na2SO4 m / m = (13 g Na2SO 4/468 g Sol) ∙ 100 = 2, 77
Dodając wszystkie indywidualne procenty masy mamy: (85, 47 + 7, 90 + 3, 84 + 2, 77) = 99, 98% ≈ 100%, całkowita mieszanka.
