Stężenie procentowe wzór

Stężenie procentowe określa, jaka część masy roztworu przypada na substancję rozpuszczoną. W technice taki wzór przydaje się przy roztworach roboczych, elektrolitach, środkach czyszczących, kąpielach technologicznych i prostym rozcieńczaniu koncentratów.

Najważniejsze jest jedno: stężenie procentowe masowe odnosi się do masy całego roztworu, a nie tylko do masy rozpuszczalnika. Roztwór 10% oznacza 10 g substancji w 100 g roztworu, a nie 10 g substancji dodane do 100 g wody.

Stężenie procentowe – wzór

Podstawowy wzór na stężenie procentowe roztworu ma postać:

C_p=\frac{m_s}{m_r}\cdot100\%

gdzie:

• C_p – stężenie procentowe roztworu [%],
• m_s – masa substancji rozpuszczonej,
• m_r – masa całego roztworu.

Masa roztworu to suma masy substancji rozpuszczonej i masy rozpuszczalnika:

m_r=m_s+m_{\mathrm{rozp}}

Symbol m_{\mathrm{rozp}} oznacza masę rozpuszczalnika, na przykład wody.

Przekształcenia wzoru

Jeżeli znane jest stężenie procentowe i masa roztworu, można obliczyć masę substancji rozpuszczonej:

m_s=\frac{C_p\cdot m_r}{100\%}

Jeżeli znana jest masa substancji i stężenie, można obliczyć masę roztworu:

m_r=\frac{m_s\cdot100\%}{C_p}

Masę rozpuszczalnika oblicza się z różnicy:

m_{\mathrm{rozp}}=m_r-m_s

Procent masowy, czyli co dokładnie liczymy?

W tym wzorze chodzi o procent masowy. Oznacza się go często jako [% m/m]. Liczymy masę substancji w masie całego roztworu.

Przykład: roztwór 5% zawiera 5 g substancji rozpuszczonej w 100 g roztworu. W takim roztworze pozostałe 95 g może stanowić rozpuszczalnik.

Jeżeli w praktyce operuje się litrami albo mililitrami, sama objętość nie wystarczy do dokładnego podstawienia do wzoru. Trzeba znać gęstość roztworu albo składnika, bo wzór na stężenie procentowe masowe wymaga masy.

Zastosowanie w technice i elektrotechnice

Stężenie procentowe nie jest wzorem elektrycznym, ale ma znaczenie w obszarach, gdzie chemia spotyka się z elektroniką, energetyką i utrzymaniem ruchu. Dotyczy to między innymi elektrolitów, cieczy roboczych, preparatów czyszczących, roztworów soli i kąpieli technologicznych.

W przypadku elektrolitów stężenie wpływa na liczbę jonów w roztworze, a więc również na jego przewodność. To ma znaczenie przy akumulatorach, ogniwach, procesach elektrochemicznych i badaniu cieczy przewodzących. Z tego powodu temat łączy się z podstawami działania akumulatorów oraz ich eksploatacją.

W serwisie elektroniki stężenie procentowe pojawia się też przy środkach czyszczących i rozpuszczalnikach. Przykładem może być alkohol izopropylowy o określonej zawartości składnika aktywnego i wody. Przy elektronice ma to znaczenie, bo inna zawartość wody oznacza inne parowanie, przewodność i ryzyko pozostawienia zanieczyszczeń.

W analizie chemicznej i kontroli roztworów technicznych stężenie procentowe jest tylko jedną z możliwych jednostek. Przy dokładniejszych obliczeniach stosuje się również stężenie molowe, przewodność, gęstość albo metody analityczne, takie jak kompleksometria.

Najczęstsze błędy w obliczeniach

Najczęstszy błąd to pomylenie masy roztworu z masą rozpuszczalnika. Jeżeli do 90 g wody dodano 10 g substancji, masa roztworu wynosi 100 g. Dopiero tę wartość podstawia się do mianownika wzoru.

Drugi błąd to mieszanie procentu masowego z procentem objętościowym. Zapis 10% m/m i 10% v/v nie musi oznaczać tego samego, szczególnie gdy substancje mają różne gęstości.

Trzeci problem pojawia się przy rozcieńczaniu gotowych roztworów. Dodanie rozpuszczalnika zmienia masę całego roztworu, ale nie zmienia masy substancji rozpuszczonej. To właśnie na tym opiera się większość prostych zadań z rozcieńczania.

Zadania ze stężenia procentowego

---

Źródła

• OpenStax, Chemistry 2e – Other Units for Solution Concentrations
• LibreTexts Chemistry – Solution Concentration: Mass Percent
• UMCS – Przewodność elektrolitów
• ACS Omega – Experimental and Modeling of Conductivity for Electrolyte Solutions