Kalkulator stężenia roztworu (procentowe i molowe)

Stężenie procentowe (Cp) wyraża masę substancji rozpuszczonej w 100 g roztworu i podawane jest w procentach masowych (%). Stężenie molowe (Cm) wyraża liczbę moli substancji rozpuszczonej w 1 dm³ (litrze) roztworu i podawane jest w mol/dm³. Stężenie procentowe jest łatwe do przygotowania w praktyce, natomiast molowe jest częściej stosowane w obliczeniach stechiometrycznych i reakcjach chemicznych.

Stężenie procentowe oblicza się ze wzoru: Cp = (masa substancji / masa roztworu) × 100%. Masa roztworu to suma masy substancji rozpuszczonej i masy rozpuszczalnika (zwykle wody). Np. 20 g NaCl w 200 g roztworu daje Cp = (20/200) × 100% = 10%.

Stężenie molowe Cm = n / V, gdzie n to liczba moli substancji (n = masa / masa molowa), a V to objętość roztworu w dm³. Np. 5,85 g NaCl (masa molowa 58,5 g/mol) w 1 dm³ wody: n = 5,85/58,5 = 0,1 mol, więc Cm = 0,1/1 = 0,1 mol/dm³.

Nasycony roztwór to taki, w którym rozpuszczono maksymalną możliwą ilość substancji w danej temperaturze i ciśnieniu. Dalsze dodawanie substancji nie zwiększa jej stężenia — nadmiar pozostaje jako osad. Przykładowo, w temperaturze 20°C maksymalne stężenie NaCl wynosi ok. 26,3%.

Stosujemy zasadę: C1 × V1 = C2 × V2, gdzie C1 i V1 to stężenie i objętość roztworu wyjściowego, C2 i V2 — docelowego. Np. aby z 1 mol/dm³ uzyskać 0,1 mol/dm³ w 1 dm³, potrzebujemy 0,1 dm³ (100 ml) roztworu wyjściowego uzupełnionego wodą do 1 dm³.

Cm = (Cp × ρ × 10) / M, gdzie Cp to stężenie procentowe [%], ρ to gęstość roztworu [g/cm³], a M to masa molowa substancji [g/mol]. Współczynnik 10 wynika z przeliczenia jednostek (1 g/cm³ × 1 dm³ = 1000 g/L → skracamy przez 100 z procentów).

Przykłady stężeń w praktyce: ocet spożywczy — ok. 5–10% kwasu octowego; woda utleniona apteczna — 3% H₂O₂; roztwór soli fizjologicznej — 0,9% NaCl; alkohol dezynfekujący — 70–96% etanolu. Stężenia te dotyczą masy procentowej (waga/waga) lub objętościowej.

Masa molowa to masa jednego mola danej substancji wyrażona w g/mol. Oblicza się ją jako sumę mas atomowych wszystkich atomów w cząsteczce. Np. NaCl: Na (22,99) + Cl (35,45) = 58,44 g/mol. Wartości mas atomowych można znaleźć w układzie okresowym pierwiastków.

Przy stężeniu molowym używa się objętości (dm³), ponieważ ułatwia to odmierzanie cieczy w laboratorium (pipety, kolby miarowe) i umożliwia bezpośrednie stosowanie w równaniach kinetyki i równowagi chemicznej, gdzie liczy się liczba cząsteczek w jednostce objętości.

Stężenie ma bezpośredni wpływ na właściwości koligatywne roztworu: wzrost stężenia obniża temperaturę zamarzania, podwyższa temperaturę wrzenia, zwiększa ciśnienie osmotyczne. W praktyce ma to znaczenie np. przy stosowaniu środków przeciwoblodzeniowych, konserwacji żywności czy podawaniu leków dożylnych.