Tabla de Contenidos
A térfogatszázalékos koncentráció , más néven térfogat/térfogat százalék vagy %V/V, a koncentráció fizikai egysége, amely azt jelzi, hogy hány térfogatrész oldott anyag van jelen 100 rész vagy egységnyi térfogatú oldatban. Mértékegységenként ez többféleképpen értelmezhető. Például és többek között:
- A 100 ml oldatban lévő oldott anyag milliliterei.
- Az oldott anyag literjei, amelyek 100 liter oldatban vannak.
- Az oldott anyag köbcentimétere vagy cc, amely 100 cc oldatban van.
A térfogatszázalékos koncentrációt a koncentráció fizikai egységének tekintjük, mivel az oldott anyag és az oldat térfogatarányát jelzi, amely egy fizikai egység, szemben a mólokkal vagy az egyenértékek számával, amelyek kémiai egységek. Emiatt két azonos térfogatszázalék-koncentrációjú oldatban nem feltétlenül lesz azonos mennyiségű anyag (az oldott anyag móljai) egységnyi oldatban, így a térfogatszázalék nem helyettesíthető a sztöchiometrikus számításokban. direkt, valami, amit a kémiai koncentrációs egységekkel meg lehet tenni.
Mikor kell térfogatszázalékos koncentrációt használni?
A térfogatszázalékos koncentráció olyan koncentrációegység, amelynek használata csak folyadékokat tartalmazó oldatokra korlátozódik, mint például etanol vízben vagy oktán ciklohexánban, hogy csak kettőt említsünk.
Általában nem használják szilárd oldott anyagok folyadékokban való oldatára, mivel nem egyértelmű, hogy egy milliónyi, különböző méretű kis kristályból álló szilárd anyag „térfogatáról” beszélünk. Az a tény, hogy ez a méret nagymértékben befolyásolhatja a szilárd anyag kompaktságát, nem praktikus a térfogatának mérése.
Másrészt folyékony oldott anyagokkal és oldószerekkel történő felhasználáskor, mivel a számításukhoz szükséges összes mennyiséget térfogatban fejezzük ki, ami nagyon könnyen mérhető laboratóriumban, a V/V százalék az egyik gyakorlati szinten a legkönnyebben használható koncentrációs egységek, és lehetőség szerint használják. Például a legtöbb kereskedelmi forgalomban lévő folyékony oldat, mint például a hidrogén-peroxid, az antiszeptikus alkohol és az alkoholos italok koncentrációját V/V százalékban fejezi ki.
Képletek a térfogatszázalék-koncentráció vagy a V/V százalék kiszámításához
Az oldat V/V százalékának meghatározására szolgáló fő képlet a következő:
Ennek az egyenletnek a használatakor nincs korlátozás arra vonatkozóan, hogy a térfogatokat milyen mértékegységekben kell kifejezni, eltekintve attól a feltételtől, hogy mindkettőt ugyanabban a mértékegységben kell kifejezni. Vagyis ha az oldott anyagot ml-ben adjuk meg, akkor az oldat térfogatát is ugyanabban a térfogategységben kell megadni.
A térfogatszázalékos koncentráció kiszámítása az oldott anyag tömegéből
Néha az oldott anyag tömege ismert, és nem a térfogata, annak ellenére, hogy folyékony oldott anyag. Ha ez így van, akkor is nagyon egyszerűen, az oldott anyag sűrűségével osztva ki tudjuk számítani a térfogat/térfogat százalékot, hiszen V=m/d. Ezt a kifejezést az előzővel kombinálva a következő képletet kapjuk:
A térfogatszázalék-koncentráció kiszámítása más koncentrációegységekből
Gyakori, hogy az oldat koncentrációját egy egységben ismerjük, de szükség van rá egy másik egységben. Emiatt ebben a szakaszban bemutatunk néhány gyakori esetet a koncentráció mértékegységeinek átváltására a V/V százalék eléréséhez.
Térfogatszázalékos koncentráció (%V/V) a tömeg/térfogat százalékos koncentrációból (%m/V)
A %m/V-nek %V/V-ra való konvertálásának képlete a következő:
Érdemes megemlíteni, hogy ennek a képletnek a használatakor bizonyos korlátozások vannak meghatározva az egységekben. A m/V százalékot szinte mindig az oldott anyag grammjában fejezik ki 100 ml oldatban, ezért az egységek konzisztenciájának biztosítására a g/ml egységekben megadott sűrűséget kell használni.
Térfogatszázalékos koncentráció (%V/V) a tömegszázalékos koncentrációból (%m/m)
A %m/m-nek %V/V-ra való konvertálásának képlete a következő:
Ebben az esetben az egységekre vonatkozó egyetlen megkötés az, hogy mindkét sűrűség ugyanabban az egységben legyen.
Térfogatszázalékos koncentráció (%V/V) a moláris koncentrációtól
Annak ellenére, hogy nem tartozik a leggyakoribb koncentrációkonverziók közé, az oldat molaritása térfogatszázalékra alakítható a következő egyenlettel:
Az oldott anyag sűrűségének mértékegysége g/mL legyen.
Példák a térfogatszázalék-koncentráció kiszámítására
1. példa
Határozza meg az oldat térfogatszázalékos koncentrációját úgy, hogy 100 ml abszolút alkoholt 400 ml tiszta vízzel keverünk össze. Vegye figyelembe az adalék mennyiségeket.
MEGOLDÁS:
A térfogat/térfogat százalék kiszámításához csak az oldott anyag térfogatára és az oldat térfogatára van szükség. Ebben az esetben azonban csak az oldott anyagé és az oldószeré van. Mivel az állítás szerint a térfogatok additívnak minősülnek, így az oldott anyag és az oldószer térfogatának összeadásával kaphatjuk meg az oldat teljes térfogatát, azaz:
Most, hogy megvan minden, amire szükségünk van, alkalmazzuk az 1. egyenletet:
Ezért az oldat térfogatszázalékos koncentrációja 20%.
2. példa
Határozza meg az oldat térfogatszázalékos koncentrációját úgy, hogy 100 ml 30 térfogatszázalékos hidrogén-peroxidot 100 ml 10 térfogatszázalékos hidrogén-peroxiddal összekeverünk. Vegye figyelembe az adalék mennyiségeket.
MEGOLDÁS:
Ebben az esetben ismét össze kell adni a térfogatokat, hogy megkapjuk az oldat teljes térfogatát, de hiányzik az oldott anyag térfogata. Mivel két oldatot keverünk össze, a keverékben lévő oldott anyag az egyes kezdeti oldatokban jelen lévő anyagok összege lesz. Továbbá, mivel ennek a két oldatnak a térfogata egyenként 100 ml, az egyes oldatokban lévő oldott anyag térfogata számszerűen megegyezik annak térfogat/térfogat százalékával:
Végül alkalmazzuk a térfogat/térfogat százalék képletet, és ennyi:
Ez azt jelenti, hogy a végső keverék koncentrációja 20 térfogat% hidrogén-peroxid lesz.
