Atšķaidījuma koeficienta kalkulators - Laboratorijas šķīdumi un koncentrācijas

Kas ir atšķaidīšanas koeficienta kalkulators?

Atšķaidīšanas koeficienta kalkulators nosaka, cik reižu šķīdums ir atšķaidīts. Tas dala šķīduma galīgo tilpumu ar tā sākotnējo tilpumu pirms atšķaidīšanas. Laboratoriju darbinieki un studenti to izmanto, lai pagatavotu zināmas koncentrācijas šķīdumus un noteiktu atšķaidīta parauga koncentrāciju.

Atšķaidīšana ir šķīdinātāja, parasti ūdens, pievienošana šķīdumam, lai samazinātu tā koncentrāciju. Atšķaidīšanas koeficients ir viens skaitlis, kas raksturo, cik daudz šķīdums ir kļuvis vājāks. Atšķaidīšanas koeficients 5 nozīmē, ka galīgais šķīdums ir piecas reizes atšķaidītāks par sākotnējo.

Atšķaidīšanas koeficienta formula

Atšķaidīšanas koeficients ir galīgā tilpuma un sākotnējā tilpuma attiecība:

$\text{Atšķaidīšanas koeficients} = \frac{V_f}{V_i}$

• $V_f$ ir galīgais tilpums pēc šķīdinātāja pievienošanas.
• $V_i$ ir sākotnējais tilpums pirms jebkāda šķīdinātāja pievienošanas.

Abiem tilpumiem jābūt izteiktiem vienādās mērvienībās. Ievades lauki ir norādīti mililitros (mL), taču der jebkura tilpuma mērvienība, ja vien abos laukos tiek izmantota viena un tā pati. Tā kā atšķaidīšanas koeficients ir divu tilpumu attiecība, tam pašam nav mērvienības.

Kā aprēķināt atšķaidīšanas koeficientu

1. Izmēriet šķīduma sākotnējo tilpumu $V_i$.
2. Pēc šķīdinātāja pievienošanas izmēriet galīgo tilpumu $V_f$.
3. Izdaliet galīgo tilpumu ar sākotnējo tilpumu.

Aprēķina piemērs

Laboratorijā sāk ar 5 mL izejas šķīduma un atšķaida to ar ūdeni līdz galīgajam tilpumam 25 mL.

$\text{Atšķaidīšanas koeficients} = \frac{25 \text{ mL}}{5 \text{ mL}} = 5$

Šķīdums tagad ir 5 reižu atšķaidītāks par izejas šķīdumu. Kalkulators abus tilpumus izdala precīzi un parāda rezultātu ar sešiem nozīmīgajiem cipariem, tāpēc nevienmērīgs dalījums, piemēram, 25 mL ÷ 7 mL, tiek parādīts kā 3,57143.

Šķīduma pagatavošana līdz mērķa koncentrācijai

Atšķaidīšanas koeficientus izmanto arī pretējā virzienā, lai noteiktu, cik daudz izejas šķīduma jāizmanto. Pieņemsim, ka laboratorijai nepieciešami 50 mL 0,1 M nātrija hlorīda šķīduma, kas pagatavojams no 2,0 M izejas šķīduma.

1. Atrodiet nepieciešamo atšķaidīšanas koeficientu: daliet izejas šķīduma koncentrāciju ar mērķa koncentrāciju. $2.0 \text{ M} \div 0.1 \text{ M} = 20$.
2. Atrodiet nepieciešamo izejas šķīduma tilpumu: daliet mērķa galīgo tilpumu ar atšķaidīšanas koeficientu. $50 \text{ mL} \div 20 = 2.5 \text{ mL}$.
3. Pievienojiet 2,5 mL 2,0 M izejas šķīduma 50 mL mērkolbā, pēc tam pievienojiet ūdeni līdz 50 mL atzīmei.

Rezultāta pārbaude to apstiprina: $50 \text{ mL} \div 2.5 \text{ mL} = 20$ ir nepieciešamais atšķaidīšanas koeficients.

Rezultāta interpretācija

• Atšķaidīšanas koeficients, kas ir lielāks par 1, nozīmē, ka šķīdums ir atšķaidīts. Rezultāts 10 nozīmē, ka galīgais šķīdums ir 10 reižu vājāks nekā sākumā.
• Atšķaidīšanas koeficients, kas ir tieši 1, nozīmē, ka atšķaidīšana nav notikusi, jo sākotnējais un galīgais tilpums ir vienādi.
• Atšķaidīšanas koeficients, kas ir mazāks par 1, matemātiski ir iespējams, taču tas nozīmē, ka galīgais tilpums ir mazāks par sākotnējo. Tas raksturo šķīduma koncentrēšanu, nevis atšķaidīšanu, un parasti šādā gadījumā lieto koncentrēšanas koeficientu. Kalkulators šādu vērtību joprojām parāda, nevis noapaļo, tāpēc pat tik mazs koeficients kā 0,00004 tiek parādīts pilnā apjomā.

Kalkulators nepieņem nulli vai negatīvus tilpumus, jo atšķaidīšanas koeficients nav definēts nulles vai negatīva tilpuma gadījumā.

Atšķaidīšanas koeficients un koncentrācija

Šķīduma atšķaidīšana nemaina kopējo izšķīdušās vielas daudzumu, bet tikai tilpumu, kurā tā ir izkliedēta. Tāpēc galīgā koncentrācija ir vienāda ar sākotnējo koncentrāciju, kas dalīta ar atšķaidīšanas koeficientu:

$C_f = \frac{C_i}{\text{Atšķaidīšanas koeficients}}$

Piemēram, 10 mg/mL šķīdums, kas atšķaidīts ar koeficientu 5, kļūst par $10 \div 5 = 2$ mg/mL šķīdumu. Tas pats princips darbojas arī pretējā virzienā: sākotnējās koncentrācijas dalījums ar mērķa koncentrāciju dod nepieciešamo atšķaidīšanas koeficientu, kā parādīts iepriekš minētajā nātrija hlorīda piemērā.

Sērijveida atšķaidīšana

Sērijveida atšķaidīšana nozīmē viena un tā paša atšķaidīšanas soļa atkārtošanu vairākas reizes, katru jauno šķīdumu izmantojot kā sākumšķīdumu nākamajam solim. Katrs 1 mL izejas šķīduma, kas sajaukts ar 9 mL atšķaidītāja, veido 10 mL šķīduma ar atšķaidīšanas koeficientu 10. Atkārtojot šo soli trīs reizes, iegūst:

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

Galīgais šķīdums ir 1 000 reižu atšķaidītāks par sākotnējo izejas šķīdumu. Sērijveida atšķaidīšanu bieži izmanto mikrobioloģijā, kur zinātnieki atkārtoti atšķaida baktēriju paraugu, līdz uz barotnes var saskaitīt atsevišķas kolonijas, kā arī farmakoloģijā, lai sagatavotu testēšanai dažādu devu diapazonu.

Biežāk izmantotās atšķaidīšanas attiecības

Izteicienu “1:10 atšķaidīšana” parasti saprot kā 1 daļu parauga, kas sajaukta līdz kopējam 10 daļu tilpumam, iegūstot atšķaidīšanas koeficientu 10. Daži to tomēr saprot kā 1 daļu parauga un 10 daļas šķīdinātāja, kas dod atšķaidīšanas koeficientu 11. Tā kā šīs abas interpretācijas atšķiras, daudzas laboratorijas izvairās no attiecības pieraksta un tieši norāda atšķaidīšanas koeficientu.

Biežāk uzdotie jautājumi

Kas ir atšķaidīšanas koeficients? Tas ir skaitlis, kas parāda, cik reižu šķīdums ir kļuvis atšķaidītāks. Tas ir vienāds ar galīgā tilpuma dalījumu ar sākotnējo tilpumu.

Kā aprēķina atšķaidīšanas koeficientu? Izdaliet galīgo tilpumu ar sākotnējo tilpumu. Atšķaidot 2 mL līdz 10 mL, iegūst atšķaidīšanas koeficientu $10 \div 2 = 5$.

Kāda ir atšķirība starp atšķaidīšanas koeficientu un atšķaidīšanas attiecību? Atšķaidīšanas koeficients ir viens skaitlis, piemēram, 5. Atšķaidīšanas attiecība, piemēram, 1:5, to pašu ideju apraksta ar diviem skaitļiem, taču cilvēki ne vienmēr vienādi saprot, ko šie abi skaitļi nozīmē, tāpēc to var interpretēt vairākos veidos.

Vai atšķaidīšanas koeficients var būt mazāks par 1? Parastas atšķaidīšanas gadījumā — nē. Vērtība, kas mazāka par 1, nozīmētu, ka galīgais tilpums ir mazāks par sākotnējo, tātad notikusi koncentrēšana, nevis atšķaidīšana.

Kā atšķaidīšanas koeficients ir saistīts ar koncentrāciju? Galīgā koncentrācija ir vienāda ar sākotnējo koncentrāciju, kas dalīta ar atšķaidīšanas koeficientu. 5 mg/mL šķīdums, kas atšķaidīts ar koeficientu 10, kļūst par 0,5 mg/mL šķīdumu.

Kas ir sērijveida atšķaidīšana? Tā ir atšķaidījumu virkne, ko veic citu pēc cita, katrā solī par sākummateriālu izmantojot iepriekšējo šķīdumu. Kopējais atšķaidīšanas koeficients ir katra soļa atšķaidīšanas koeficientu reizinājums.

Kādas mērvienības izmanto kalkulators? Lauki ir norādīti mililitros, taču der jebkura tilpuma mērvienība, ja vien abiem tilpumiem tiek izmantota viena un tā pati, jo rezultāts ir attiecība. Ja mērvienības sajauc, piemēram, vienu tilpumu ievadot mililitros, bet otru litros, rezultāts būs nepareizs.