A tömegszázalék (m/m%) valójában egy egyszerű koncentrációmérték, amely megmutatja, hogy egy oldott anyag tömege hány százalékát teszi ki az oldat teljes tömegének. Ez a megközelítés csak egyike a sok lehetséges módnak, ahogyan egy oldat összetételét leírhatjuk – beszélhetünk még térfogatszázalékról, anyagmennyiség-koncentrációról vagy molaritásról is, mindegyiknek megvan a maga előnye bizonyos helyzetekben.
Ebben a részben végigvezetlek a tömegszázalék-számítás alapjain, gyakorlati példákon keresztül megmutatom, hogyan alkalmazhatod ezt a tudást a laborban és a hétköznapi életben egyaránt. Megismerheted azokat a trükköket, amelyekkel elkerülheted a gyakori hibákat, és olyan gyakorlati feladatokat is kapsz, amelyekkel elmélyítheted a megszerzett tudást. A célom, hogy a végére magabiztosan nyúlj bármilyen tömegszázalékkal kapcsolatos számításhoz.
A tömegszázalék alapjai – Mit jelentenek a számok?
A kémiai oldatok világa olyan, mint egy jól szervezett társadalom, ahol mindennek megvan a maga helye és szerepe. Az oldatokban az oldott anyag és az oldószer alkotja ezt a „társadalmat”, és a tömegszázalék segít meghatározni az arányaikat.
A tömegszázalék (m/m%) definíciója: az oldott anyag tömegének és az oldat teljes tömegének a hányadosa, szorozva 100-zal.
A matematikai képlet egyszerű:
m/m% = (moldott anyag / moldat) × 100
Ahol:
- moldott anyag az oldott anyag tömege grammban
- moldat az oldat teljes tömege grammban
„A tömegszázalék olyan, mint a recept a konyhában – pontosan megmondja, mennyi alapanyagot kell felhasználnod a tökéletes végeredményhez.”
Nézzünk egy hétköznapi példát: Ha egy 5%-os sóoldatról beszélünk, az azt jelenti, hogy 100 gramm oldatban 5 gramm só található. A maradék 95 gramm a víz (az oldószer).
Ez az egyszerű koncepció adja a tömegszázalék-számítás alapját, de a gyakorlatban gyakran bonyolultabb kérdésekkel találkozunk:
🍯 Hogyan készítsünk adott tömegszázalékú oldatot?
🧪 Hogyan számítsuk ki egy ismeretlen oldat koncentrációját?
🌡️ Hogyan változtathatjuk meg egy meglévő oldat koncentrációját?
💧 Mit jelent a hígítás a tömegszázalék szempontjából?
⚗️ Hogyan számoljunk többkomponensű rendszerekkel?
A következőkben ezekre a kérdésekre keressük a választ, kezdve az alapvető számításokkal.
Tömegszázalék a gyakorlatban – Egyszerű számítási példák
A laborban és a konyhában egyaránt szükségünk lehet arra, hogy adott tömegszázalékú oldatot készítsünk. Lássunk néhány gyakorlati példát, hogy megértsük a számítás menetét!
1. példa: 10%-os cukoroldat készítése
Ha 200 gramm 10%-os cukoroldatot szeretnénk készíteni, mennyi cukorra és mennyi vízre van szükségünk?
Megoldás:
- Az oldott anyag (cukor) tömege: 200 g × 0,10 = 20 g
- Az oldószer (víz) tömege: 200 g – 20 g = 180 g
Tehát 20 g cukrot kell feloldanunk 180 g vízben.
2. példa: Ismeretlen koncentráció meghatározása
Egy laborgyakorlatban 15 g kálium-nitrátot oldottunk fel 85 g vízben. Mi lesz az oldat tömegszázalékos összetétele?
Megoldás:
- Az oldat teljes tömege: 15 g + 85 g = 100 g
- Tömegszázalék: (15 g / 100 g) × 100 = 15%
Az oldat 15 m/m%-os kálium-nitrát oldat.
3. példa: Oldatkészítés adott tömegű oldott anyagból
Hány gramm vizet kell adnunk 30 g nátrium-kloridhoz, hogy 5%-os oldatot kapjunk?
Megoldás:
- Jelöljük x-szel a szükséges víz tömegét
- Az oldat teljes tömege: 30 g + x g
- 5% = (30 g / (30 g + x g)) × 100
- 5 × (30 + x) = 30 × 100
- 150 + 5x = 3000
- 5x = 2850
- x = 570 g
Tehát 570 g vizet kell adnunk 30 g nátrium-kloridhoz.
Ezek a példák jól mutatják, hogy a tömegszázalék-számítás logikája egyszerű, csak következetesen kell alkalmaznunk a definíciót.
Oldatok készítése – Gyakorlati tanácsok a laborban
A számítások mellett fontos, hogy az oldatkészítés gyakorlati oldalát is megismerjük. A laborban vagy akár otthon végzett kísérletekhez elengedhetetlen, hogy precízen tudjunk oldatokat készíteni.
Az oldatkészítés lépései
- Számítás: Először mindig számítsuk ki a szükséges anyagmennyiségeket.
- Mérés: Analitikai mérlegen pontosan mérjük ki az oldandó anyagot.
- Oldás: Kisebb edényben kezdjük az oldást, majd fokozatosan adjunk hozzá oldószert.
- Homogenizálás: Biztosítsuk az oldat teljes homogenitását keveréssel.
- Végtérfogat beállítása: Ha térfogatra vonatkoztatunk, mérőlombikban állítsuk be a pontos térfogatot.
„A precíz oldatkészítés olyan, mint egy jó építkezés – a pontos alapok nélkül az egész szerkezet megbízhatatlanná válik.”
Fontos figyelembe venni, hogy bizonyos anyagok oldásakor hőeffektusok léphetnek fel. Például tömény kénsav vízzel való hígításakor jelentős hőmennyiség szabadul fel, ezért mindig a savat kell a vízhez adagolni, nem fordítva!
Gyakori hibaforrások az oldatkészítésnél
A tömegszázalékos oldatok készítésénél több tipikus hiba is előfordulhat:
- Az oldószer és az oldat tömegének összekeverése: Mindig tisztázzuk, hogy az oldat teljes tömegével vagy csak az oldószer tömegével számolunk.
- Nem megfelelő homogenizálás: Különösen szilárd anyagok oldásánál fontos a teljes feloldódás biztosítása.
- Térfogat és tömeg összekeverése: A tömegszázalék számításánál minden mennyiséget tömegegységben kell megadni.
- Hőmérsékletváltozás figyelmen kívül hagyása: A hőmérséklet befolyásolhatja az oldhatóságot és a sűrűséget.
A következő táblázat néhány gyakori vegyület oldhatóságát mutatja be vízben, 20°C-on:
| Vegyület | Oldhatóság (g/100g víz) | Maximális tömegszázalék |
|---|---|---|
| NaCl (konyhasó) | 36 | 26,5% |
| Cukor (szacharóz) | 204 | 67,1% |
| CuSO₄ (réz-szulfát) | 32 | 24,2% |
| KNO₃ (kálium-nitrát) | 34,2 | 25,5% |
| AgNO₃ (ezüst-nitrát) | 222 | 68,9% |
Ez a táblázat segíthet annak meghatározásában, hogy egy adott tömegszázalékú oldat elkészíthető-e szobahőmérsékleten, vagy melegítésre van szükség.
Hígítás és töményítés – Koncentrációváltoztatási számítások
Az oldatok koncentrációjának megváltoztatása a laboratóriumi munka és az ipari folyamatok alapvető része. Két fő irány létezik: a hígítás (koncentráció csökkentése) és a töményítés (koncentráció növelése).
Hígítási számítások
Hígításkor több oldószert adunk a rendszerhez, így csökkentve a tömegszázalékot. A számítások alapja az, hogy az oldott anyag mennyisége nem változik, csak az oldat teljes tömege nő.
Alapképlet hígításra: m₁ × c₁ = m₂ × c₂
Ahol:
- m₁ az eredeti oldat tömege
- c₁ az eredeti oldat koncentrációja (tömegszázalékban)
- m₂ a hígított oldat tömege
- c₂ a hígított oldat koncentrációja (tömegszázalékban)
Példa: 500 g 20%-os kénsavoldatot szeretnénk 5%-osra hígítani. Mennyi vizet kell hozzáadnunk?
Megoldás:
- Az eredeti oldatban lévő kénsav: 500 g × 0,20 = 100 g
- A hígított oldatban is 100 g kénsavnak kell lennie
- Ha x a végleges oldat tömege, akkor: 100 g / x = 0,05
- Ebből x = 2000 g
- Hozzáadandó víz: 2000 g – 500 g = 1500 g
Tehát 1500 g vizet kell adnunk az 500 g 20%-os oldathoz.
Töményítési számítások
Töményítés esetén vagy több oldott anyagot adunk az oldathoz, vagy az oldószer egy részét eltávolítjuk (pl. bepárlással).
„A töményítés olyan, mint amikor a lényegre koncentrálunk – eltávolítjuk a felesleget, hogy a valódi érték jobban érvényesüljön.”
Példa bepárlásra: 800 g 5%-os cukoroldatból hány gramm vizet kell elpárologtatni, hogy 20%-os oldatot kapjunk?
Megoldás:
- Az oldatban lévő cukor: 800 g × 0,05 = 40 g
- Ha a végső oldat x tömegű és 20%-os, akkor: 40 g / x = 0,20
- Ebből x = 200 g
- Elpárologtatandó víz: 800 g – 200 g = 600 g
Tehát 600 g vizet kell elpárologtatni a kívánt koncentráció eléréséhez.
Keverési számítások – Különböző koncentrációjú oldatok elegyítése
A gyakorlatban gyakran előfordul, hogy különböző koncentrációjú oldatokat keverünk össze. Ilyenkor az összekeverés után kialakuló koncentráció kiszámítása fontos feladat.
Keverési alapelv
Amikor két vagy több oldatot összekeverünk, az oldott anyag teljes mennyisége megmarad, csak újra eloszlik a nagyobb térfogatban/tömegben.
Keverési egyenlet: m₁ × c₁ + m₂ × c₂ = (m₁ + m₂) × c
Ahol:
- m₁, m₂ az összekeverendő oldatok tömegei
- c₁, c₂ az összekeverendő oldatok koncentrációi
- c a keverék koncentrációja
Példa: 300 g 15%-os és 200 g 25%-os nátrium-klorid oldatot összekeverünk. Mi lesz a keverék tömegszázalékos összetétele?
Megoldás:
- Az első oldatban lévő NaCl: 300 g × 0,15 = 45 g
- A második oldatban lévő NaCl: 200 g × 0,25 = 50 g
- A keverék teljes tömege: 300 g + 200 g = 500 g
- A keverékben lévő összes NaCl: 45 g + 50 g = 95 g
- A keverék koncentrációja: (95 g / 500 g) × 100 = 19%
A keverék tehát 19 m/m%-os nátrium-klorid oldat.
Keverési feladatok fordított megközelítéssel
Gyakran azzal a kérdéssel találkozunk, hogy milyen arányban kell kevernünk két ismert koncentrációjú oldatot egy kívánt koncentráció eléréséhez.
Példa: 10%-os és 40%-os kénsavoldatból milyen arányban kell kevernünk, hogy 25%-os oldatot kapjunk?
Megoldás:
- Jelöljük x-szel a 10%-os oldat tömegét, y-val a 40%-os oldat tömegét
- A keverési egyenlet: 0,10x + 0,40y = 0,25(x + y)
- Átrendezve: 0,10x + 0,40y = 0,25x + 0,25y
- További átrendezés: 0,15y = 0,15x
- Ebből: y = x
- Tehát a két oldatot 1:1 arányban kell keverni
Ez a megközelítés rendkívül hasznos a laboratóriumi gyakorlatban, amikor korlátozott mennyiségű vegyszerekkel dolgozunk.
Tömegszázalék a hétköznapokban – Gyakorlati alkalmazások
A tömegszázalék-számítás nem csak a kémialaborban hasznos, hanem a mindennapi életben is számos alkalmazása van. Nézzünk néhány gyakorlati példát!
Élelmiszeripari alkalmazások
Az élelmiszerek címkéin gyakran találkozhatunk százalékos összetétellel. Ezek általában tömegszázalékban vannak megadva.
- Csokoládé kakaótartalma: A 70%-os étcsokoládé azt jelenti, hogy 100 g csokoládéban 70 g kakaószármazék található.
- Zsírtartalom: A 1,5%-os tej 100 g-jában 1,5 g zsír van.
- Alkoholtartalom: Bár az italok alkoholtartalmát általában térfogatszázalékban adják meg (v/v%), áttérhetünk tömegszázalékra is, ha ismerjük az alkohol sűrűségét.
„Az élelmiszerek összetételének ismerete olyan, mint egy térkép az egészséges táplálkozáshoz – segít eligazodni a lehetőségek között és tudatos döntéseket hozni.”
Gyógyszerészeti alkalmazások
A gyógyszerek hatóanyag-tartalmát is gyakran tömegszázalékban fejezik ki.
- Kenőcsök, krémek: Például egy 2%-os kortizontartalmú krém 100 g-jában 2 g kortizon található.
- Oldatos készítmények: Az infúziós oldatok pontos koncentrációja életbevágóan fontos lehet.
Háztartási vegyszerek
Otthonunkban is számos olyan anyagot használunk, amelyek koncentrációját tömegszázalékban adják meg.
- Tisztítószerek: Például a hypo (nátrium-hipoklorit oldat) aktív klórtartalma.
- Kozmetikumok: Például a hidrogén-peroxid tartalmú hajszőkítők.
A következő táblázat néhány gyakori háztartási vegyszer tipikus koncentrációját mutatja be:
| Vegyszer | Tipikus koncentráció | Felhasználási terület |
|---|---|---|
| Háztartási ecet | 10% ecetsav | Tisztítás, főzés |
| Hypo | 5% nátrium-hipoklorit | Fehérítés, fertőtlenítés |
| Hidrogén-peroxid | 3% | Fertőtlenítés |
| Szalmiákszesz | 5-10% ammónia | Tisztítás |
| Citromsav oldat | 10-20% | Vízkőoldás |
Ezek ismerete segíthet a helyes adagolásban és a biztonságos használatban.
Speciális esetek és trükkök a számításokban
A tömegszázalék-számításoknál néhány speciális eset és praktikus trükk jelentősen megkönnyítheti a munkánkat.
Kristályvizes sók kezelése
Sok szervetlen só kristályvíz formájában vizet tartalmaz. Például a réz-szulfát pentahidrát (CuSO₄·5H₂O) molekulánként 5 vízmolekulát tartalmaz. Ez befolyásolja a tömegszázalék számítását.
Példa: 100 g réz-szulfát pentahidrátot (CuSO₄·5H₂O) oldunk 400 g vízben. Mi lesz az oldat CuSO₄-tartalma tömegszázalékban?
Megoldás:
- A CuSO₄·5H₂O moláris tömege: 249,7 g/mol
- A CuSO₄ moláris tömege: 159,6 g/mol
- A kristályvizes sóban a CuSO₄ aránya: 159,6/249,7 = 0,639 (63,9%)
- 100 g kristályvizes sóban lévő CuSO₄: 100 g × 0,639 = 63,9 g
- Az oldat teljes tömege: 100 g + 400 g = 500 g
- Az oldat CuSO₄-tartalma: (63,9 g / 500 g) × 100 = 12,8%
„A kristályvizes sók olyan rejtett víztartalommal rendelkeznek, amit figyelembe kell vennünk a számításoknál – mintha egy láthatatlan összetevővel dolgoznánk.”
Sűrűség használata a számításokban
Gyakran előfordul, hogy térfogatban mérünk, de tömegszázalékban kell számolnunk. Ilyenkor a sűrűség segít az átváltásban.
Példa: Hogyan készítsünk 250 ml 10%-os nátrium-hidroxid oldatot szilárd NaOH-ból? (A 10%-os NaOH-oldat sűrűsége 1,11 g/cm³)
Megoldás:
- Az oldat tömege: 250 ml × 1,11 g/ml = 277,5 g
- A szükséges NaOH mennyisége: 277,5 g × 0,10 = 27,75 g
- A szükséges víz mennyisége: 277,5 g – 27,75 g = 249,75 g
Tehát 27,75 g szilárd NaOH-t kell feloldani 249,75 g (≈ 250 ml) vízben.
Többkomponensű rendszerek
A valós életben gyakran több oldott komponenssel dolgozunk. Ilyenkor minden komponensre külön kell számolni a tömegszázalékot.
Példa: Egy oldat 10 g nátrium-kloridot, 15 g glükózt és 175 g vizet tartalmaz. Határozza meg mindkét oldott anyag tömegszázalékát!
Megoldás:
- Az oldat teljes tömege: 10 g + 15 g + 175 g = 200 g
- A nátrium-klorid tömegszázaléka: (10 g / 200 g) × 100 = 5%
- A glükóz tömegszázaléka: (15 g / 200 g) × 100 = 7,5%
Az oldat tehát 5% nátrium-kloridot és 7,5% glükózt tartalmaz.
Gyakorlati feladatok és megoldások
A tömegszázalék-számítás elsajátításához elengedhetetlen a gyakorlás. Az alábbiakban néhány gyakorlófeladatot találsz megoldással együtt, hogy teszteld a tudásodat.
Alapszintű feladatok
1. feladat: Hány gramm kálium-kloridot kell kimérni 250 g 8%-os oldat készítéséhez?
Megoldás:
- A szükséges KCl mennyisége: 250 g × 0,08 = 20 g
2. feladat: 45 g cukor feloldásával 500 g oldatot készítettünk. Mi az oldat tömegszázaléka?
Megoldás:
- Tömegszázalék: (45 g / 500 g) × 100 = 9%
3. feladat: Egy 15%-os sóoldatból 300 g-ot szeretnénk készíteni. Mennyi sóra és mennyi vízre van szükségünk?
Megoldás:
- A szükséges só mennyisége: 300 g × 0,15 = 45 g
- A szükséges víz mennyisége: 300 g – 45 g = 255 g
Középszintű feladatok
4. feladat: 200 g 25%-os és 300 g 10%-os cukoroldatot összekeverünk. Mi lesz a keverék tömegszázaléka?
Megoldás:
- Az első oldatban lévő cukor: 200 g × 0,25 = 50 g
- A második oldatban lévő cukor: 300 g × 0,10 = 30 g
- A keverék teljes tömege: 200 g + 300 g = 500 g
- A keverékben lévő összes cukor: 50 g + 30 g = 80 g
- A keverék koncentrációja: (80 g / 500 g) × 100 = 16%
5. feladat: Egy 8%-os sóoldatból hány gramm vizet kell elpárologtatni, hogy 20%-os oldatot kapjunk, ha az eredeti oldat tömege 400 g?
Megoldás:
- Az oldatban lévő só: 400 g × 0,08 = 32 g
- Ha a végső oldat x tömegű és 20%-os, akkor: 32 g / x = 0,20
- Ebből x = 160 g
- Elpárologtatandó víz: 400 g – 160 g = 240 g
Haladó feladatok
6. feladat: Hány gramm kristályvizes nátrium-karbonátot (Na₂CO₃·10H₂O) kell kimérni 500 g 5%-os vízmentes nátrium-karbonát (Na₂CO₃) oldat készítéséhez?
Megoldás:
- A szükséges vízmentes Na₂CO₃: 500 g × 0,05 = 25 g
- A Na₂CO₃·10H₂O moláris tömege: 286 g/mol
- A Na₂CO₃ moláris tömege: 106 g/mol
- A kristályvizes sóban a Na₂CO₃ aránya: 106/286 = 0,371 (37,1%)
- A kimérendo kristályvizes só: 25 g / 0,371 = 67,4 g
7. feladat: 30%-os és 60%-os kénsavoldatból hogyan készítsünk 400 g 45%-os oldatot?
Megoldás:
- Jelöljük x-szel a 30%-os oldat tömegét, y-val a 60%-os oldat tömegét
- Tudjuk, hogy x + y = 400 g
- A keverési egyenlet: 0,30x + 0,60y = 0,45 × 400 g
- 0,30x + 0,60y = 180 g
- Behelyettesítve x = 400 g – y:
- 0,30(400 g – y) + 0,60y = 180 g
- 120 g – 0,30y + 0,60y = 180 g
- 0,30y = 60 g
- y = 200 g
- x = 400 g – 200 g = 200 g
Tehát 200 g 30%-os és 200 g 60%-os kénsavoldatot kell összekeverni.
„A gyakorlás nem csak a tudás elmélyítésére szolgál, hanem arra is, hogy felismerjük a mintákat és gyorsabban megoldjuk a feladatokat a jövőben.”
Tömegszázalék és más koncentrációegységek kapcsolata
A kémiában a tömegszázalékon kívül számos más koncentrációegységgel is találkozhatunk. Fontos megérteni ezek kapcsolatát, hogy különböző feladatokban rugalmasan tudjunk váltani közöttük.
Térfogatszázalék (v/v%)
A térfogatszázalék az oldott anyag térfogatának és az oldat teljes térfogatának a hányadosa, szorozva 100-zal.
Térfogatszázalék és tömegszázalék közötti átváltás:
Ha ismerjük az oldott anyag (ρ₁) és az oldat (ρoldat) sűrűségét, akkor:
m/m% = (v/v% × ρ₁) / ρoldat × 100
Példa: Egy 40 v/v%-os etanol-víz elegy sűrűsége 0,91 g/cm³. Az etanol sűrűsége 0,789 g/cm³. Határozza meg az oldat tömegszázalékát!
Megoldás:
- m/m% = (40% × 0,789 g/cm³) / 0,91 g/cm³ × 100 = 34,7%
Molaritás (mol/dm³)
A molaritás (M) megmutatja, hogy 1 dm³ (liter) oldatban hány mól oldott anyag található.
Molaritás és tömegszázalék közötti átváltás:
Ha ismerjük az oldat sűrűségét (ρ) és az oldott anyag moláris tömegét (M), akkor:
m/m% = (M × M × 100) / (ρ × 1000)
Példa: Egy 2 M-os nátrium-hidroxid oldat sűrűsége 1,08 g/cm³. Mi az oldat tömegszázaléka? (A NaOH moláris tömege 40 g/mol)
Megoldás:
- m/m% = (2 mol/dm³ × 40 g/mol × 100) / (1,08 g/cm³ × 1000) = 7,41%
„A különböző koncentrációegységek olyanok, mint a nyelvek – mindegyik hasznos bizonyos helyzetekben, és a közöttük való fordítás képessége gazdagítja a kémiai tudásunkat.”
Molalitás (mol/kg)
A molalitás (m) megmutatja, hogy 1 kg oldószerben hány mól oldott anyag található.
Molalitás és tömegszázalék közötti átváltás:
m/m% = (m × M × 100) / (1000 + m × M)
Ahol M az oldott anyag moláris tömege.
Példa: Egy 0,5 molális glükózoldat tömegszázaléka? (A glükóz moláris tömege 180 g/mol)
Megoldás:
- m/m% = (0,5 mol/kg × 180 g/mol × 100) / (1000 + 0,5 × 180) = 8,26%
Tömegszázalék a kémiai számítások világában
A tömegszázalék-számítás a kémiai számítások fontos alapköve, amely számos más területhez kapcsolódik. Lássuk, hogyan illeszkedik a kémia nagyobb rendszerébe!
Sztöchiometriai számítások és tömegszázalék
A kémiai reakciók során az anyagmennyiségekkel számolunk, de a laboratóriumban tömegeket mérünk. A tömegszázalék segít összekapcsolni ezeket.
Példa: Egy 20%-os nátrium-hidroxid oldatból mennyi szükséges 9,8 g kénsav közömbösítéséhez?
A reakcióegyenlet: H₂SO₄ + 2NaOH → Na₂SO₄ + 2H₂O
Megoldás:
- A kénsav anyagmennyisége: 9,8 g / 98 g/mol = 0,1 mol
- A szükséges NaOH anyagmennyisége: 0,1 mol × 2 = 0,2 mol
- A NaOH tömege: 0,2 mol × 40 g/mol = 8 g
- A 20%-os oldat tömege: 8 g / 0,2 = 40 g
Reakcióhozam és tömegszázalék
A kémiai reakciók ritkán mennek végbe 100%-os hozammal. A tényleges hozamot gyakran tömegszázalékban fejezzük ki.
Példa: Egy reakcióban elméletileg 25 g termék keletkezne, de a gyakorlatban csak 20 g-ot sikerült izolálni. Mi a reakció hozama?
Megoldás:
- Hozam = (tényleges mennyiség / elméleti mennyiség) × 100 = (20 g / 25 g) × 100 = 80%
Tömegszázalék a modern analitikai kémiában
A modern analitikai módszerek gyakran más mértékegységeket használnak, de a tömegszázalék továbbra is alapvető jelentőségű, különösen az eredmények értelmezésénél.
Kromatográfiás módszerek
A kromatográfiás módszerek (HPLC, GC) az egyik leggyakrabban használt analitikai technikák, amelyek eredményeit gyakran tömegszázalékban fejezzük ki.
Példa: Egy HPLC analízis során egy gyógyszer hatóanyagának csúcsterülete 12500, míg az ismert koncentrációjú (0,1 mg/ml) standard oldat csúcsterülete 10000. Ha a minta tömege 250 mg volt és 25 ml oldatban oldottuk fel, mi a hatóanyag-tartalom tömegszázalékban?
Megoldás:
- A minta koncentrációja: (12500 / 10000) × 0,1 mg/ml = 0,125 mg/ml
- A teljes hatóanyag mennyiség: 0,125 mg/ml × 25 ml = 3,125 mg
- Tömegszázalék: (3,125 mg / 250 mg) × 100 = 1,25%
Spektroszkópiai módszerek
A spektroszkópiai módszerek (UV-VIS, IR, NMR) is gyakran használják a tömegszázalékot a kvantitatív elemzésekben.
„A modern analitikai módszerek olyan pontosságot biztosítanak, amiről a korábbi vegyészek csak álmodhattak – de az alapelvek, köztük a tömegszázalék fogalma, változatlanok maradtak.”
Gyakori kérdések a tömegszázalék-számításról
Mit jelent pontosan a tömegszázalék?
A tömegszázalék (m/m%) az oldott anyag tömegének és az oldat teljes tömegének a hányadosa, szorozva 100-zal. Azt mutatja meg, hogy az oldat teljes tömegének hány százalékát teszi ki az oldott anyag.
Mi a különbség a tömegszázalék és a térfogatszázalék között?
A tömegszázalék az oldott anyag tömegének és az oldat teljes tömegének az arányát fejezi ki, míg a térfogatszázalék az oldott anyag térfogatának és az oldat teljes térfogatának az arányát mutatja. A két érték általában különbözik, kivéve azonos sűrűségű anyagok esetén.
Hogyan számítsuk ki a tömegszázalékot, ha ismerjük az oldott anyag és az oldószer tömegét?
A tömegszázalék kiszámításához az oldott anyag tömegét elosztjuk az oldat teljes tömegével (oldott anyag + oldószer), majd megszorozzuk 100-zal: m/m% = [moldott anyag / (moldott anyag + moldószer)] × 100.
Hogyan készítsünk adott tömegszázalékú oldatot?
Először ki kell számítani az oldott anyag és az oldószer szükséges mennyiségét. Például 100 g 5%-os oldat készítéséhez 5 g oldott anyag és 95 g oldószer szükséges. Ezután pontosan kimérjük az anyagokat, és összekeverjük őket.
Mi a teendő, ha kristályvizes sót használunk oldatkészítéshez?
Kristályvizes só esetén figyelembe kell venni, hogy a só molekulatömegének egy része a kristályvízből származik. Ki kell számítani a vízmentes só és a kristályvizes só tömegarányát, és ennek megfelelően korrigálni a bemérést.
Hogyan számítjuk ki két különböző koncentrációjú oldat keverésével kapott oldat tömegszázalékát?
A keverékben lévő oldott anyag teljes tömegét (az egyes oldatokban lévő oldott anyagok tömegének összege) elosztjuk a keverék teljes tömegével, majd megszorozzuk 100-zal.
