Podczas przygotowywania roztworu w laboratorium istnieją różne sposoby wyrażania stężenia. Poniżej wymieniono niektóre z najczęstszych sposobów:
- Molarność (M): mole substancji rozpuszczonej/litry roztworu lub mole/L (mol/L)
- w/v (g/mL): waga w gramach substancji rozpuszczonej/mililitry substancji rozpuszczonej
- w/w: waga w gramach substancji rozpuszczonej/waga w gramach roztworu (g/g)
- v/v: objętość substancji rozpuszczonej/objętość roztworu (L/L)
Tutaj skupimy się w szczególności na tym, jak sporządzać roztwory o ich stężeniach wyrażonych jako waga do objętości lub w/v.
Dlaczego warto korzystać z W/V?
Dlaczego jest tak wiele różnych sposobów wyrażania koncentracji? Cóż, to dlatego, że nie wszystkie rozwiązania są tworzone w ten sam sposób. Na przykład w/v jest często używane, gdy a sucha substancja rozpuszczalna odważa się i dodaje do ciekłego rozpuszczalnika. Możesz sobie wyobrazić odważanie KCl i dodawanie go do wody. To sprawia, że bardzo łatwo jest wyrazić koncentrację, ponieważ wiesz, ile zważyłeś KCl.
Co oznacza 5% w/v roztwór KCl? Oznacza to, że na każde 100 ml roztworu przypada 5 gramów KCl.
Oto równanie, którego należy użyć przy obliczaniu procentu w/v dla rozwiązania:
Tworzenie rozwiązań o określonym stężeniu
Zatem, gdybyś został poproszony o sporządzenie 100 ml 17% wag./obj. roztworu azydku sodu, jak byś to zrobił?
Możesz skorzystać z powyższego równania:
To znaczy że:
Aby przygotować 100 ml 17% roztworu azydku sodu, trzeba by odważyć 17 gramów azydku sodu, a następnie dodawać wodę, aż końcowa objętość wyniesie 100 ml.
Możesz wykorzystać to równanie w inny sposób. Powiedzmy, że powiedziano ci, że roztwór, którego będziesz używać, zawiera 45 gramów octanu magnezu, a całkowita objętość wynosi 245 ml. Jakie jest stężenie tego roztworu w procentach w/v?
Ponownie możesz skorzystać z powyższego równania:
Więc:
Oznacza to, że po dodaniu 45 gramów octanu magnezu do roztworu o łącznej objętości 245 ml, procent wag./obj. octanu magnezu wynosi 18,4%.
Wspaniałą rzeczą w używaniu w/v jest to, że nie musisz się martwić obliczaniem moli substancji rozpuszczonej, co wymagałoby dodatkowego kroku.
Przejście od W/V do Molarności
Powiedzmy jednak, że Twój nauczyciel daje Ci 21% (w/v) roztwór NaCl i prosi Cię o znalezienie molarność tego rozwiązania. Jak byś to zrobił?
Zacznij od ustalenia, ile gramów substancji rozpuszczonej masz w ilości roztworu. Ponieważ ilość roztworu, który masz, nie zmieni stężenia, możesz po prostu przyjąć 100 ml roztworu.
Więc wtedy:
Rozwiązując masę substancji rozpuszczonej, znajdziesz:
Oznacza to, że w każdych 100 ml roztworu znajduje się 21 gramów NaCl. Aby znaleźć molarność, musisz przeliczyć tę liczbę gramów na mole, używając masy molowej NaCl:
Aby znaleźć molarność, możesz podzielić liczbę moli przez objętość substancji rozpuszczonej (w litrach):
Oznacza to, że 21% wag./obj. roztwór NaCl jest taki sam jak 3,6 roztwór NaCl. W ten sposób można dokonać konwersji między oznaczeniami stężenia.