W różnych gałęziach przemysłu, w tym przy produkcji artykułów przemysłowych, leków, żywności i innych materiałów, kontrola zawartości składników w wykorzystywanych półproduktach i produktach jest bardzo ważna dla pracowników odpowiedzialnych za procesy technologiczne. Użycie nieodpowiedniej ilości substancji może prowadzić do otrzymania niewłaściwego produktu końcowego i spowodować straty finansowe.
W roztworze właściwym składają się rozpuszczalnik i rozpuszczona w nim substancja, a w przypadku roztworów wodnych, rozpuszczalnikiem jest woda. W module nauczysz się obliczać stężenie procentowe roztworu na podstawie jego masy lub masy rozpuszczalnika i masy substancji rozpuszczonej, szacować masę roztworu na podstawie stężenia procentowego roztworu i masy substancji rozpuszczonej, określać masę substancji rozpuszczonej na podstawie stężenia procentowego i masy roztworu, obliczać masę wskazanej objętości roztworu na podstawie jego gęstości oraz obliczać zawartość substancji rozpuszczonej w określonej jednostce objętości roztworu.
Rozpuszczalność substancji – zadania
W ramach tego modułu zapoznasz się z najczęściej stosowanym sposobem określania zawartości substancji w roztworze. Określenia „roztwór stężony”, „roztwór rozcieńczony” lub „roztwór nasycony” informują tylko, czy danej substancji rozpuszczonej w roztworze jest dużo czy mało. Czasami jednak potrzebne jest dokładne podanie jej zawartości. Istnieje kilka sposobów przedstawiania składu roztworu, czyli jego stężenia. Jednym z nich jest stężenie procentowe roztworu.

Zmiana stężenia roztworu
Zmiana stężenia roztworu może być wywołana dodaniem lub usunięciem rozpuszczalnika lub rozpuszczonej substancji. Przykładowo, rozcieńczanie roztworu spowodowane jest dodaniem rozpuszczalnika, a stężenie roztworu wzrasta w wyniku usunięcia części rozpuszczalnika lub dodania większej ilości substancji rozpuszczonej. Zmiana stężenia roztworu ma wpływ na jego właściwości fizykochemiczne i może mieć istotne znaczenie w wielu dziedzinach, w tym w medyc
Stężenie procentowe roztworu
Stężenie procentowe to sposób wyrażania ilościowej zawartości substancji rozpuszczonej w roztworze. Oznacza ono, ile części masowych (wagowych) rozpuszczonej substancji znajduje się w 100 częściach masowych (wagowych) roztworu.
Przykłady produktów z informacją o zawartości procentowej
Ilustracja prezentuje trzy przykładowe produkty, w których ważną rolę pełni informacja o zawartości procentowej jednego lub większej liczby składników.
Karton mleka
Po lewej stronie rysunek kartonu mleka z nakrętką. Na biało niebieskiej etykiecie małym drukiem napisy „Mleko” oraz „Jeden litr”, a dużym drukiem na środku opakowania „3,2 procent”. Pod ilustracją napis: „W mleku 3,2 procent znajduje się 3,2 gramów tłuszczu w stu gramach mleka”.
Spirytus salicylowy
Pośrodku rysunek białej zakręcanej plastikowej buteleczki z żółtą etykietką. Na etykietce czerwony napis „Spirytus salicylowy” i poniżej informacja o pojemności 100 gramów. Pod ilustracją napis: „W leku do odkażania między innymi wyprysków znajdują się dwa gramy substancji czynnej w stu gramach roztworu”.
Sól fizjologiczna
Po prawej stronie elastyczny przezroczysty zbiornik-woreczek na kroplówkę z niebieskim płynem w środku. Pod ilustracją napis: „Sól fizjologiczna stosowana do wlewów dożylnych zawiera 9,8 grama chlorku sodu w stu gramach roztworu”.
Obliczanie stężenia procentowego roztworów
Przypomnienie o jednostkach masy
Przy obliczaniu stężenia procentowego roztworów niezbędne jest pamiętanie o jednostkach masy, które zawsze wstawiamy do wzoru.
Polecenie 1: Obliczenie stężenia procentowego roztworu cukru
Aby obliczyć stężenie procentowe roztworu cukru, należy skorzystać z następującego wzoru:
stężenie procentowe = masa substancji / masa roztworu * 100%
Zgodnie z treścią zadania, mamy do czynienia z roztworem, który waży 250 g i nie zawiera żadnej ilości cukru. Zatem:
masa substancji (cukru) = 0 g
masa roztworu = 250 g
Podstawiając te wartości do wzoru, otrzymujemy:
stężenie procentowe = 0 g / 250 g * 100% = 0%
Odpowiedź jest zgodna z treścią zadania.
Polecenie 2: Obliczenie stężenia procentowego roztworu chlorku sodu
Aby obliczyć stężenie procentowe roztworu chlorku sodu, który powstał po rozpuszczeniu 10 g tej substancji w 250 g wody, należy postępować zgodnie z poniższymi wskazówkami:
Krok 1: Obliczenie masy roztworu
Masa roztworu jest sumą masy wody i masy chlorku sodu (substancji rozpuszczonej):
mr = mrozp. + ms = 250 g + 10 g = 260 g
Krok 2: Obliczenie stężenia procentowego

Możemy obliczyć stężenie procentowe roztworu chlorku sodu korzystając z wzoru lub proporcji. Zgodnie z wzorem na stężenie procentowe, mamy:
stężenie procentowe = masa substancji / masa roztworu * 100%
W tym przypadku:
masa substancji (chlorku sodu) = 10 g
masa roztworu = 260 g
Podstawiając te wartości do wzoru, otrzymujemy:
stężenie procentowe = 10 g / 260 g * 100% = 3.85%
Odpowiedź należy podać z dokładnością do drugiego miejsca po przecinku.
Obliczanie masy i objętości składników roztworu
Do przygotowania roztworu o określonym stężeniu procentowym należy znać masy jego składników: rozpuszczalnika i substancji rozpuszczonej. W tym celu należy dokonać odpowiednich obliczeń.
Zadanie
Oblicz masę wodnego roztworu chlorku potasu o stężeniu 1%, w którym znajduje się 1,5 g tej substancji. Podaj masę wody, która znajduje się w tym roztworze.
Rozwiązanie
W tym zadaniu można skorzystać z przekształconego wzoru na stężenie procentowe lub z proporcji. Wiemy, że:
cp = 1%
ms = 1,5 g
Aby obliczyć masę wodnego roztworu chlorku potasu, można wykorzystać wzór na stężenie procentowe:
cp = ms / mw * 100%
Gdzie:
- cp – stężenie procentowe
- ms – masa substancji rozpuszczonej
- mw – masa rozpuszczalnika
Przekształcając wzór, otrzymujemy:
mw = ms / cp * 100%
Podstawiając wartości:
mw = 1,5 g / 1% * 100%
mw = 150 g
Czyli masa wodnego roztworu chlorku potasu wynosi 150 g. Aby obliczyć masę wody, którą zawiera ten roztwór, można skorzystać z proporcji:
ms / (ms + mw) = cp / 100%
Gdzie:
- cp – stężenie procentowe
- ms – masa substancji rozpuszczonej
- mw – masa rozpuszczalnika
Przekształcając wzór, otrzymujemy:
mrozp. = mw * cp / 100% – ms
Podstawiając wartości:
mrozp. = 150 g * 1% / 100% – 1,5 g
mrozp. = 0,5 g