Kalkulačka faktoru ředění - Laboratorní roztoky a koncentrace

Co je kalkulačka faktoru ředění?

Kalkulačka faktoru ředění zjistí, kolikrát byl roztok zředěn. Vydělí konečný objem roztoku jeho počátečním objemem před ředěním. Pracovníci laboratoří a studenti ji používají k přípravě roztoků o známé koncentraci a k výpočtu koncentrace zředěného vzorku.

Ředění je proces přidávání rozpouštědla, obvykle vody, do roztoku za účelem snížení jeho koncentrace. Faktor ředění je jediné číslo, které vyjadřuje, jak moc se roztok zeslabil. Faktor ředění 5 znamená, že výsledný roztok je pětkrát zředěnější než původní.

Vzorec pro faktor ředění

Faktor ředění se rovná konečnému objemu dělenému počátečním objemem:

$\text{Faktor ředění} = \frac{V_f}{V_i}$

• $V_f$ je konečný objem po přidání rozpouštědla.
• $V_i$ je počáteční objem před přidáním jakéhokoli rozpouštědla.

Oba objemy musí být uvedeny ve stejné jednotce. Vstupní pole jsou označena v mililitrech (mL), ale stejný výsledek poskytne jakákoli jednotka objemu, pokud je použita v obou polích. Protože jde o poměr dvou objemů, samotný faktor ředění nemá jednotku.

Jak vypočítat faktor ředění

1. Změřte počáteční objem roztoku, $V_i$.
2. Změřte konečný objem po přidání rozpouštědla, $V_f$.
3. Vydělte konečný objem počátečním objemem.

Příklad výpočtu

Laboratoř začne s 5 mL zásobního roztoku a zředí jej vodou na konečný objem 25 mL.

$\text{Faktor ředění} = \frac{25 \text{ mL}}{5 \text{ mL}} = 5$

Roztok je nyní 5krát zředěnější než zásobní roztok. Kalkulačka oba objemy přesně vydělí a zobrazí výsledek na šest platných číslic, takže nerovnoměrné dělení, například 25 mL ÷ 7 mL, se zobrazí jako 3,57143.

Příprava roztoku o požadované koncentraci

Faktory ředění se používají také obráceně k výpočtu potřebného množství zásobního roztoku. Předpokládejme, že laboratoř potřebuje 50 mL roztoku chloridu sodného o koncentraci 0,1 M, připraveného ze zásobního roztoku o koncentraci 2,0 M.

1. Zjistěte požadovaný faktor ředění: vydělte koncentraci zásobního roztoku cílovou koncentrací. $2.0 \text{ M} \div 0.1 \text{ M} = 20$.
2. Zjistěte potřebný objem zásobního roztoku: vydělte požadovaný konečný objem faktorem ředění. $50 \text{ mL} \div 20 = 2.5 \text{ mL}$.
3. Přidejte 2,5 mL zásobního roztoku o koncentraci 2,0 M do odměrné baňky o objemu 50 mL a poté doplňte vodou po rysku 50 mL.

Kontrola výsledku jej potvrzuje: $50 \text{ mL} \div 2.5 \text{ mL} = 20$, což je potřebný faktor ředění.

Jak výsledek číst

• Faktor ředění vyšší než 1 znamená, že roztok byl zředěn. Výsledek 10 znamená, že výsledný roztok je 10krát slabší než na začátku.
• Faktor ředění přesně 1 znamená, že k ředění nedošlo, protože počáteční a konečný objem jsou stejné.
• Faktor ředění menší než 1 je matematicky možný, ale znamená, že konečný objem byl menší než počáteční objem. To popisuje zkoncentrování roztoku, nikoli jeho zředění, a obvykle se uvádí jako faktor koncentrace. Kalkulačka takovou hodnotu přesto zobrazí, místo aby ji zaokrouhlila, takže v plném tvaru se zobrazí i faktor tak malý jako 0,00004.

Kalkulačka odmítá objemy rovné nule nebo menší, protože faktor ředění není pro nulový ani záporný objem definován.

Faktor ředění a koncentrace

Ředění roztoku nemění celkové množství rozpuštěné látky, ale pouze objem, v němž je rozptýlena. Konečná koncentrace se proto rovná počáteční koncentraci dělené faktorem ředění:

$C_f = \frac{C_i}{\text{Faktor ředění}}$

Například roztok o koncentraci 10 mg/mL, zředěný faktorem 5, bude mít koncentraci $10 \div 5 = 2$ mg/mL. Stejná úvaha funguje i obráceně: vydělením počáteční koncentrace cílovou koncentrací získáme potřebný faktor ředění, jak je ukázáno ve výše uvedeném příkladu s chloridem sodným.

Sériové ředění

Sériové ředění opakuje stejný krok ředění několikrát, přičemž každý nový roztok slouží jako výchozí pro další krok. Každý 1 mL zásobního roztoku smíchaný s 9 mL ředidla vytvoří 10 mL roztoku s faktorem ředění 10. Tři opakování tohoto kroku dají:

$10 \times 10 \times 10 = 1{,}000$

Výsledný roztok je 1 000krát zředěnější než původní zásobní roztok. Sériové ředění je běžné v mikrobiologii, kde vědci opakovaně ředí bakteriální vzorek, dokud nemohou na živné půdě spočítat jednotlivé kolonie, a ve farmakologii, kde se používá k přípravě řady dávek pro testování.

Běžné poměry ředění

„1:10 ředění“ se obvykle chápe jako 1 díl vzorku smíchaný s celkem 10 díly, což dává faktor ředění 10. Někteří lidé jej místo toho chápou jako 1 díl vzorku plus 10 dílů rozpouštědla, což dává faktor ředění 11. Protože se tyto dva výklady liší, mnoho laboratoří se zápisu poměrem vyhýbá a uvádí faktor ředění přímo.

Často kladené otázky

Co je faktor ředění? Je to číslo udávající, kolikrát se roztok stal zředěnějším. Rovná se konečnému objemu dělenému počátečním objemem.

Jak se vypočítá faktor ředění? Vydělte konečný objem počátečním objemem. Zředění 2 mL na 10 mL dává faktor ředění $10 \div 2 = 5$.

Jaký je rozdíl mezi faktorem ředění a poměrem ředění? Faktor ředění je jediné číslo, například 5. Poměr ředění, například 1:5, popisuje stejnou myšlenku dvěma čísly, ale lidé se ne vždy shodnou na tom, co tato dvě čísla znamenají, takže jej lze vykládat více způsoby.

Může být faktor ředění menší než 1? U běžného ředění ne. Hodnota menší než 1 by znamenala, že konečný objem je menší než počáteční objem, což představuje koncentraci, nikoli ředění.

Jak souvisí faktor ředění s koncentrací? Konečná koncentrace se rovná počáteční koncentraci dělené faktorem ředění. Roztok o koncentraci 5 mg/mL, zředěný faktorem 10, bude mít koncentraci 0,5 mg/mL.

Co je sériové ředění? Jde o řadu ředění prováděných postupně za sebou, přičemž každý krok používá předchozí roztok jako výchozí materiál. Celkový faktor ředění je součinem faktoru ředění v jednotlivých krocích.

Jaké jednotky kalkulačka používá? Pole jsou označena v mililitrech, ale lze použít jakoukoli jednotku objemu, pokud jsou oba objemy uvedeny ve stejné jednotce, protože výsledek je poměr. Smíchání jednotek, například zadání jednoho objemu v mililitrech a druhého v litrech, vede k nesprávnému výsledku.