Skiedimo Koeficiento Skaičiuoklė - Laboratoriniai Tirpalai ir Koncentracijos

Kas yra skiedimo koeficiento skaičiuoklė?

Skiedimo koeficiento skaičiuoklė nustato, kiek kartų tirpalas buvo praskiestas. Ji padalija galutinį tirpalo tūrį iš pradinio tūrio prieš skiedimą. Laboratorijų darbuotojai ir studentai ją naudoja ruošdami žinomos koncentracijos tirpalus ir apskaičiuodami praskiesto mėginio koncentraciją.

Skiedimas – tai tirpiklio, dažniausiai vandens, įpylimas į tirpalą, siekiant sumažinti jo koncentraciją. Skiedimo koeficientas yra vienas skaičius, apibūdinantis, kiek tirpalas tapo silpnesnis. Skiedimo koeficientas 5 reiškia, kad galutinis tirpalas yra penkis kartus labiau praskiestas už pradinį.

Skiedimo koeficiento formulė

Skiedimo koeficientas lygus galutinio tūrio ir pradinio tūrio dalmeniui:

$\text{Skiedimo koeficientas} = \frac{V_f}{V_i}$

• $V_f$ yra galutinis tūris, įpylus tirpiklio.
• $V_i$ yra pradinis tūris prieš įpilant tirpiklio.

Abu tūriai turi būti išreikšti tais pačiais vienetais. Įvesties laukeliuose nurodyti mililitrai (mL), tačiau tinka bet kuris tūrio vienetas, jei abiejuose laukeliuose naudojamas tas pats. Kadangi skiedimo koeficientas yra dviejų tūrių santykis, jis pats neturi vieneto.

Kaip apskaičiuoti skiedimo koeficientą

1. Išmatuokite pradinį tirpalo tūrį, $V_i$.
2. Išmatuokite galutinį tūrį įpylę tirpiklio, $V_f$.
3. Padalykite galutinį tūrį iš pradinio tūrio.

Skaičiavimo pavyzdys

Laboratorijoje yra 5 mL pradinio tirpalo, kuris praskiedžiamas vandeniu iki galutinio 25 mL tūrio.

$\text{Skiedimo koeficientas} = \frac{25 \text{ mL}}{5 \text{ mL}} = 5$

Dabar tirpalas yra 5 kartus labiau praskiestas už pradinį tirpalą. Skaičiuoklė tiksliai padalija abu tūrius ir pateikia atsakymą šešių reikšminių skaitmenų tikslumu, todėl netolygus dalmuo, pavyzdžiui, 25 mL ÷ 7 mL, rodomas kaip 3,57143.

Tirpalo ruošimas iki tikslinės koncentracijos

Skiedimo koeficientai taip pat naudojami atvirkščiai – nustatyti, kiek pradinio tirpalo reikia panaudoti. Tarkime, laboratorijai reikia 50 mL 0,1 M natrio chlorido tirpalo, pagaminto iš 2,0 M pradinio tirpalo.

1. Nustatykite reikiamą skiedimo koeficientą: pradinio tirpalo koncentraciją padalykite iš tikslinės koncentracijos. $2.0 \text{ M} \div 0.1 \text{ M} = 20$.
2. Nustatykite reikiamą pradinio tirpalo tūrį: tikslinį galutinį tūrį padalykite iš skiedimo koeficiento. $50 \text{ mL} \div 20 = 2.5 \text{ mL}$.
3. Į 50 mL matavimo kolbą įpilkite 2,5 mL 2,0 M pradinio tirpalo, tada įpilkite vandens iki 50 mL žymos.

Patikrinus rezultatą tai patvirtinama: $50 \text{ mL} \div 2.5 \text{ mL} = 20$ – reikiamas skiedimo koeficientas.

Rezultato aiškinimas

• Didesnis nei 1 skiedimo koeficientas reiškia, kad tirpalas buvo praskiestas. Rezultatas 10 reiškia, kad galutinis tirpalas yra 10 kartų silpnesnis už pradinį.
• Tiksliai 1 lygus skiedimo koeficientas reiškia, kad skiedimas neįvyko, nes pradinis ir galutinis tūriai yra vienodi.
• Mažesnis nei 1 skiedimo koeficientas matematiškai galimas, tačiau tai reiškia, kad galutinis tūris buvo mažesnis už pradinį. Tai apibūdina tirpalo koncentravimą, o ne skiedimą, todėl paprastai nurodomas kaip koncentravimo koeficientas. Skaičiuoklė tokią reikšmę vis tiek pateikia, o ne suapvalina iki nulio, todėl net toks mažas koeficientas kaip 0,00004 rodomas visas.

Skaičiuoklė atmeta nulinius arba neigiamus tūrius, nes skiedimo koeficientas, kai tūris lygus nuliui arba yra neigiamas, nėra apibrėžtas.

Skiedimo koeficientas ir koncentracija

Skiedžiant tirpalą bendras ištirpusios medžiagos kiekis jame nesikeičia – pasikeičia tik tūris, kuriame ji pasiskirsčiusi. Todėl galutinė koncentracija lygi pradinei koncentracijai, padalytai iš skiedimo koeficiento:

$C_f = \frac{C_i}{\text{Skiedimo koeficientas}}$

Pavyzdžiui, 10 mg/mL tirpalas, praskiestas koeficientu 5, tampa $10 \div 5 = 2$ mg/mL. Tas pats samprotavimas taikomas ir atvirkščiai: pradinę koncentraciją padalijus iš tikslinės koncentracijos, gaunamas reikalingas skiedimo koeficientas, kaip parodyta pirmiau pateiktame natrio chlorido pavyzdyje.

Nuoseklusis skiedimas

Nuoseklusis skiedimas – tai to paties skiedimo etapo kartojimas kelis kartus, kiekvieną naują tirpalą naudojant kaip pradinį kitam etapui. Kiekvienas 1 mL pradinio tirpalo, sumaišytas su 9 mL skiediklio, sudaro 10 mL tirpalą, kurio skiedimo koeficientas yra 10. Pakartojus šį etapą tris kartus, gaunama:

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

Galutinis tirpalas yra 1 000 kartų labiau praskiestas už pradinį tirpalą. Nuoseklusis skiedimas dažnas mikrobiologijoje, kai mokslininkai pakartotinai skiedžia bakterijų mėginį, kol gali suskaičiuoti atskiras kolonijas lėkštelėje, taip pat farmakologijoje, kur jis naudojamas įvairioms tiriamoms dozėms paruošti.

Dažniausi skiedimo santykiai

„1:10 skiedimas“ paprastai suprantamas kaip 1 dalis mėginio, sumaišyta iki bendro 10 dalių tūrio, todėl skiedimo koeficientas yra 10. Tačiau kai kurie žmonės tai supranta kaip 1 dalį mėginio ir 10 dalių tirpiklio, todėl skiedimo koeficientas yra 11. Kadangi šie du aiškinimai nesutampa, daugelis laboratorijų vengia santykio žymėjimo ir skiedimo koeficientą nurodo tiesiogiai.

Dažnai užduodami klausimai

Kas yra skiedimo koeficientas? Tai skaičius, rodantis, kiek kartų tirpalas tapo labiau praskiestas. Jis lygus galutinio tūrio ir pradinio tūrio dalmeniui.

Kaip apskaičiuoti skiedimo koeficientą? Galutinį tūrį padalykite iš pradinio tūrio. Praskiedus 2 mL iki 10 mL, skiedimo koeficientas yra $10 \div 2 = 5$.

Kuo skiriasi skiedimo koeficientas ir skiedimo santykis? Skiedimo koeficientas yra vienas skaičius, pavyzdžiui, 5. Skiedimo santykis, pavyzdžiui, 1:5, tą pačią idėją apibūdina dviem skaičiais, tačiau žmonės ne visada sutaria, ką tie du skaičiai reiškia, todėl santykį galima suprasti daugiau nei vienu būdu.

Ar skiedimo koeficientas gali būti mažesnis už 1? Įprasto skiedimo atveju – ne. Mažesnė už 1 reikšmė reikštų, kad galutinis tūris yra mažesnis už pradinį, o tai yra koncentravimas, ne skiedimas.

Kaip skiedimo koeficientas susijęs su koncentracija? Galutinė koncentracija lygi pradinei koncentracijai, padalytai iš skiedimo koeficiento. 5 mg/mL tirpalas, praskiestas koeficientu 10, tampa 0,5 mg/mL.

Kas yra nuoseklusis skiedimas? Tai vienas po kito atliekamų skiedimų seka, kai kiekviename etape ankstesnis tirpalas naudojamas kaip pradinė medžiaga. Bendras skiedimo koeficientas yra kiekvieno etapo skiedimo koeficientų sandauga.

Kokius vienetus naudoja skaičiuoklė? Laukeliuose nurodyti mililitrai, tačiau tinka bet kuris tūrio vienetas, jei abiem tūriams naudojamas tas pats, nes atsakymas yra santykis. Naudojant skirtingus vienetus, pavyzdžiui, vieną tūrį įvedant mililitrais, o kitą – litrais, gaunamas neteisingas rezultatas.