(Chemija IV)

Tirpalo procentinė sudėtis ir tankis

Tirpalas, tirpiklis, tirpinỹs, tirpinio mãsės dalis, procentinė koncentrãcija, vienalỹtis mišinỹs, homogèninis mišinỹs, skiedimas.

Daugiau

Tirpalo procentinė sudėtis ir tankis

Tirpalas – tai vienalỹtis (homogèninis) dviejų ar daugiau medžiagų mišinys. Viena tirpalo medžiaga yra tirpiklis, visos kitos – tirpiniai. Mes daugiausia nagrinėsime vandeninius tirpalus. Juose tirpikliu laikomas vanduo. Vienalyčiai (homogeniniai) yra tokie mišiniai, kuriuose, net ir žiūrėdami pro mikroskopą, nematome drumzlių, lašelių ar kitokių tik vienos kurios nors medžiagos sankaupos vietų. Vienas paprasčiausių mišinių sudėties apibūdinimo variantų – nurodyti tirpinio procentinę mãsės dãlį (procentinę koncentrãciją) tirpale. Ji apskaičiuojama užrašant proporciją (žr. 1 pavyzdžio sprendimą) arba pritaikant formulę:

\mathrm{\omega\left(tirpinio\right)}=\frac{m\mathrm{\left(tirpinio\right)}}{m\left(\mathrm{tirpalo}\right)}\cdot100\ \%.

(1.3.1)

Tirpalo tankis apskaičiuojamas:

\mathrm{\rho}\left(\mathrm{tirpalo}\right)=\frac{m\mathrm{\left(tirpalo\right)}}{V\left(\mathrm{tirpalo}\right)};

(1.3.2)

čia m – masė, ω – masės dalis, ρ – tankis, V – tūris.

1 pavyzdys

Laistydami augalus gėlininkai naudoja trąšų koncentratus – tirpalus, kuriuose trąšų koncentracija didelė. Atėjus laikui laistyti augalus, gėlininkas į vandenį įpila šaukštą koncentrato, išmaišo ir laisto. Taip sutaupoma laiko, nes kaskart tirpinti trąšas užtrunka, daug greičiau įpilti jau ištirpintas trąšas. Kalio nitratas yra vertingos kalio ir azoto makroelementų turinčios trąšos. Gėlininkas šių trąšų koncentratą gamina taip: į 200,0 g vandens suberia 40,00 g kalio nitrato ir ištirpina. Apskaičiuokite kalio nitrato masės dalį (kitaip dar vadinamą procentinę koncentraciją) tirpale.

Sprendimas

m\left(\mathrm{tirpalo}\right)=200,0\ +40,00=240,0\ \mathrm{g.}

Toliau pateikiami du sprendimo būdai.

Sudarome proporciją:

240,0\ \mathrm{g}-100\ \%,

40,00\ \mathrm{g}-\mathrm{\omega\ \%;}

\frac{240,0\mathrm{\ g}}{40,00\ \mathrm{g}}=\frac{100\ \%}{\mathrm{\omega\ \%}};

ω = 16,66666 % ≈ 16,67 %

Taikome (1.3.1) formulę:

\mathrm{\omega}\left(\mathrm{KNO_3}\right)=\frac{m\mathrm{\left(KNO_3\right)}}{m\left(\mathrm{tirpalo}\right)}\cdot100\ \%;

\mathrm{\omega}\left(\mathrm{KNO_3}\right)=\frac{40,0\ \mathrm{g}}{240,0\ \mathrm{g}}\cdot100\ \%;

ω(KNO₃) = 16,66666 % ≈ 16,67 %

Raudonai pažymėti reikšminiai skaitmenys.

Atsakymas: kalio nitrato masės dalis (procentinė koncentracija) tirpale yra 16,67 %.

2 pavyzdys

Tirpalo tankiui nustatyti keturis kartus buvo imama po 15,00 cm³ tirpalo ir pasveriama. Gauti tokie svėrimo rezultatai: 16,22 g, 16,53 g, 16,23 g ir 16,22 g. Apskaičiuokite tirpalo tankį.

Sprendimas

Vienas svėrimo rezultatas (16,53 g) labai skiriasi nuo kitų trijų. Tikėtina, kad šis matavimas yra klaidingas. Todėl jo nepaisysime. Skaičiuodami naudosime kitais trimis matavimais pagrįstą tirpalo masės vidurkį. Taikome (1.3.2) formulę:

\mathrm{\rho=\frac{\frac{1}{2}\left(16,22\ \mathrm{g}+16,23\ \mathrm{g}+16,22\ \mathrm{g}\right)}{15,00\ cm^3}}= 1,081555 g/cm³ ≈ 1,082 g/cm³.

Komentaras. Galutinis atsakymas suapvalintas iki keturių reikšminių skaitmenų, nes visi išmatuoti duomenys yra žinomi keturiais reikšminiais skaitmenimis. Bandymų skaičius 3 yra tikslus duomuo (bandymų skaičius yra suskaičiuojamas, o ne išmatuojamas prietaisu).

Atsakymas: tirpalo tankis 1,082 g/cm³.

Klausimai ir užduotys

Apskaičiuokite, kiek gramų sacharozės (cukraus) ir kiek vandens reikia gaminant 0,200 kg 15,0 % sacharozės tirpalo.
Apskaičiuokite, kiek gramų sacharozės reikia įdėti į 0,200 kg vandens, kad susidarytų 15,0 % sacharozės tirpalas.
Į 0,200 kg 15,0 % cukraus tirpalo papildomai įpilta 0,050 kg vandens. Tokia procedūra vadinama skiedimu. Kokia yra cukraus procentinė koncentracija vandeniu skiestame tirpale?
Konditerijos ceche pagaminta 5,00 kg cukraus sirupo (tirpalo), kurio tankis 1,20 g/cm³. Cukraus masės dalis šiame sirupe 45,0 %. Apskaičiuokite:
1. sirupo gamybai sunaudoto cukraus masę;
2. sirupo tūrį (išreikštą cm³ ir dm³);
3. masę vandens, kurį įpylus į sirupą, cukraus masės dalis būtų 40,0 %.
Karštą vasaros dieną atvirame inde stovėjo tirpalas, kuriame kalio nitrato procentinė koncentracija buvo 5,00 %. Dėl karščio dalis vandens išgaravo ir kalio nitrato procentinė koncentracija tapo 8,00 %. Žinoma, kad išgaravusio vandens masė 60,0 g. Apskaičiuokite pradinio tirpalo masę.