Wzór na stężenie procentowe – jak obliczyć i przykłady

7

Stężenie procentowe to wygodny sposób opisu „ile substancji rozpuszczonej jest w całym roztworze” i w szkolnej praktyce występuje w trzech odmianach: procent masowy, procent objętościowy oraz procent masowo–objętościowy. Idea jest prosta: bierzemy część, dzielimy przez całość i wynik mnożymy przez sto procent, pamiętając, że część to masa albo objętość samej substancji rozpuszczonej, a całość to masa albo objętość gotowego roztworu, nie samego rozpuszczalnika. Wzór na procent masowy zapisujemy tak, by można go było łatwo „czytać”: stężenie procentowe w ujęciu masowym równa się masa substancji podzielona przez masę roztworu i pomnożona przez sto procent; aby zamienić definicję na działanie, wystarczy zapamiętać, że masę roztworu liczymy jako sumę masy rozpuszczalnika i masy substancji. Jeżeli więc przygotowujesz 10% roztwór NaCl i masz do dyspozycji 50 g soli, to aby uzyskać stężenie 10%, całość musi ważyć 500 g, bo 50 g podzielone przez 500 g daje jedną dziesiątą, czyli 10%; zatem do 50 g soli dolewasz tyle wody, aby łączna masa wyniosła 500 g. W odwrotnej sytuacji, gdy wiesz, że chcesz otrzymać 200 g roztworu 5% i pytasz, ile wziąć substancji, obliczenie jest równie czytelne: pięć procent z 200 g to dziesięć gramów, więc odważasz 10 g substancji i dopełniasz rozpuszczalnikiem do masy 200 g. Wzór procent objętościowy działa identycznie, ale posługujesz się objętościami: stężenie w procentach objętościowych równa się objętość składnika podzielona przez objętość gotowej mieszaniny razy sto procent; typowe przykłady to roztwory alkoholowe, gdzie 40% v/v oznacza 40 mililitrów etanolu w każdym 100 mililitrach mieszaniny. Trzeci wariant, stosowany w biologii i praktyce medycznej, to procent masowo–objętościowy, np. 0,9% NaCl m/V, który oznacza 0,9 g soli w 100 ml roztworu, a więc 9 g w litrze; zapis m/V mówi, że licznik jest masą, a mianownik objętością. Kluczem do bezbłędnych rachunków jest konsekwencja jednostek: wszystko sprowadzamy do jednego systemu, najwygodniej do gramów i mililitrów, a jeśli pojawia się gęstość, to zamieniamy objętość na masę przez wzór masa równa się gęstość razy objętość. W zadaniach o rozcieńczaniu lub zagęszczaniu przydaje się zasada zachowania ilości substancji: ilość substancji w roztworze przed dolaniem rozpuszczalnika jest taka sama jak po dolaniu, zatem stężenie początkowe razy masa roztworu początkowego równa się stężeniu końcowemu razy masie roztworu końcowego, oczywiście przy założeniu, że stężenia zapisujemy jako ułamki (np. 10% to 0,10); dzięki temu łatwo policzysz, ile dodać wody do 300 g roztworu 20%, by uzyskać 12%: mnożysz 0,20×300 g, co daje 60 g substancji, potem dzielisz 60 g przez 0,12 i masz 500 g roztworu końcowego, więc należy dopełnić do 500 g, czyli dolać 200 g wody. Jeśli mieszamy dwa roztwory o różnych stężeniach, a substancja jest ta sama, sumujemy ilości substancji i masy bądź objętości, a ze wzoru część przez całość liczymy stężenie mieszaniny; na przykład 100 g roztworu 15% zawiera 15 g substancji, 200 g roztworu 5% zawiera 10 g, razem mamy 25 g w 300 g, co daje 8,33%. W praktyce szkolnej pojawiają się zadania, w których trzeba „odwrócić” równanie i wyznaczyć brakującą wielkość: jeśli roztwór 8% odparował i jego masa spadła z 250 g do 200 g, to ilość substancji się nie zmienia i wynosi 0,08×250 g, czyli 20 g; nowe stężenie to 20 g w 200 g, a więc 10%. Warto zapamiętać typowe pułapki: stężenie procentowe zawsze odnosi się do całego roztworu, więc gdy ktoś poleca dodać 10% substancji do 100 g wody, to nie powstaje roztwór 10%, lecz mieszanina, w której 10 g przypada na 110 g całości, więc stężenie wynosi około 9,09%; druga pułapka to mylenie „procentów” z „procentami masy” i „mg/ml” – 1% m/V to 10 mg/ml, ale tylko wtedy, gdy 1 ml traktujemy jak 1 g, co przy wodzie jest rozsądnym przybliżeniem, lecz przy gęstszych cieczach trzeba użyć gęstości. Przy zadaniach z alkoholem i benzyną pamiętaj, że objętości nie sumują się idealnie, więc w profesjonalnych obliczeniach używa się tabel i gęstości; na poziomie szkolnym zwykle zakładamy addytywność, czyli że 50 ml plus 50 ml daje 100 ml. Techniczny warsztat to połowa sukcesu, drugą połowę stanowi porządek na kartce: najpierw spisujesz dane i to, co jest „częścią”, a co „całością”, potem sprowadzasz jednostki, następnie układasz równanie „część przez całość razy sto procent” albo „stężenie razy masa równa się ilość substancji”, wykonujesz rachunek i kontrolujesz odpowiedź szacunkiem – jeśli dodałeś wody, stężenie powinno spaść, jeśli odparowało, wzrosnąć. Dzięki temu stężenie procentowe przestaje być sztuczką z procentami, a staje się praktycznym narzędziem chemii i życia: odmierzysz sól do kiszenia, policzysz syrop cukrowy do lemoniady, zrozumiesz etykietę płynu dezynfekcyjnego i poradzisz sobie na sprawdzianie oraz egzaminie, gdzie liczy się nie tylko wynik, ale i czytelna droga dojścia.

ZOSTAW ODPOWIEDŹ

Proszę wpisać swój komentarz!
Proszę podać swoje imię tutaj