Kalkulačka faktora riedenia - Laboratórne roztoky a koncentrácie

Čo je kalkulačka faktora riedenia?

Kalkulačka faktora riedenia určuje, koľkokrát bol roztok zriedený. Vypočíta konečný objem roztoku vydelený jeho počiatočným objemom pred riedením. Laboratórni pracovníci a študenti ju používajú na prípravu roztokov so známou koncentráciou a na výpočet koncentrácie zriedenej vzorky.

Riedenie je proces pridávania rozpúšťadla, zvyčajne vody, k roztoku s cieľom znížiť jeho koncentráciu. Faktor riedenia je jedno číslo, ktoré vyjadruje, nakoľko sa roztok zriedil. Faktor riedenia 5 znamená, že konečný roztok je päťkrát zriedenejší než pôvodný.

Vzorec faktora riedenia

Faktor riedenia sa rovná konečnému objemu vydelenému počiatočným objemom:

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

• $V_f$ je konečný objem po pridaní rozpúšťadla.
• $V_i$ je počiatočný objem pred pridaním akéhokoľvek rozpúšťadla.

Oba objemy musia byť uvedené v rovnakej jednotke. Vstupné polia sú označené v mililitroch (mL), ale možno použiť ľubovoľnú jednotku objemu, pokiaľ sa v oboch poliach použije tá istá. Keďže faktor riedenia je pomerom dvoch objemov, sám nemá jednotku.

Ako vypočítať faktor riedenia

1. Zmerajte počiatočný objem roztoku, $V_i$.
2. Po pridaní rozpúšťadla zmerajte konečný objem, $V_f$.
3. Vydeľte konečný objem počiatočným objemom.

Vzorový príklad

V laboratóriu sa začne s 5 mL zásobného roztoku a ten sa zriedi vodou na konečný objem 25 mL.

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

Roztok je teraz 5-krát zriedenejší než zásobný roztok. Kalkulačka vydelí oba objemy presne a zobrazí výsledok na šesť platných číslic, takže nerovnomerné delenie, napríklad 25 mL ÷ 7 mL, sa zobrazí ako 3,57143.

Príprava roztoku s požadovanou koncentráciou

Faktory riedenia sa používajú aj opačne na výpočet potrebného množstva zásobného roztoku. Predpokladajme, že laboratórium potrebuje 50 mL roztoku chloridu sodného s koncentráciou 0,1 M, pripraveného zo zásobného roztoku s koncentráciou 2,0 M.

1. Zistite požadovaný faktor riedenia: koncentráciu zásobného roztoku vydeľte požadovanou koncentráciou. $2.0 \text{ M} \div 0.1 \text{ M} = 20$.
2. Zistite potrebný objem zásobného roztoku: požadovaný konečný objem vydeľte faktorom riedenia. $50 \text{ mL} \div 20 = 2.5 \text{ mL}$.
3. Pridajte 2,5 mL zásobného roztoku s koncentráciou 2,0 M do banky s objemom 50 mL a potom dolejte vodu po značku 50 mL.

Kontrola výsledku ho potvrdí: $50 \text{ mL} \div 2.5 \text{ mL} = 20$, čo je potrebný faktor riedenia.

Vyhodnotenie výsledku

• Faktor riedenia väčší než 1 znamená, že roztok bol zriedený. Výsledok 10 znamená, že konečný roztok je 10-krát menej koncentrovaný než na začiatku.
• Faktor riedenia presne 1 znamená, že k riedeniu nedošlo, pretože počiatočný a konečný objem sú rovnaké.
• Faktor riedenia menší než 1 je matematicky možný, ale znamená, že konečný objem bol menší než počiatočný objem. Ide o zahusťovanie roztoku, nie o jeho riedenie, a zvyčajne sa uvádza ako faktor koncentrácie. Kalkulačka takúto hodnotu naďalej zobrazuje bez zaokrúhlenia, takže faktor až 0,00004 sa zobrazí v plnom tvare.

Kalkulačka odmieta objemy s hodnotou nula alebo menšou, pretože faktor riedenia nie je definovaný pre nulový ani záporný objem.

Faktor riedenia a koncentrácia

Riedenie roztoku nemení celkové množstvo rozpustenej látky, iba objem, v ktorom je rozptýlená. Konečná koncentrácia sa preto rovná počiatočnej koncentrácii vydelenej faktorom riedenia:

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

Napríklad roztok s koncentráciou 10 mg/mL, zriedený faktorom 5, má koncentráciu $10 \div 5 = 2$ mg/mL. Rovnaké uvažovanie funguje aj opačne: vydelením počiatočnej koncentrácie požadovanou koncentráciou získame potrebný faktor riedenia, ako je uvedené v príklade s chloridom sodným vyššie.

Sériové riedenie

Sériové riedenie opakuje rovnaký krok riedenia niekoľkokrát, pričom každý nový roztok sa použije ako východiskový roztok pre ďalší krok. Každý objem 1 mL zásobného roztoku zmiešaný s 9 mL riedidla vytvorí 10 mL roztoku s faktorom riedenia 10. Opakovaním tohto kroku trikrát získame:

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

Konečný roztok je 1 000-krát zriedenejší než pôvodný zásobný roztok. Sériové riedenie je bežné v mikrobiológii, kde vedci opakovane riedia bakteriálnu vzorku, až kým na miske nemôžu spočítať jednotlivé kolónie, a vo farmakológii, kde sa používa na prípravu rozsahu dávok na testovanie.

Bežné pomery riedenia

„Riedenie 1:10“ sa zvyčajne chápe ako 1 diel vzorky doplnený na celkový objem 10 dielov, čo dáva faktor riedenia 10. Niektorí ho však chápu ako 1 diel vzorky plus 10 dielov rozpúšťadla, čo dáva faktor riedenia 11. Keďže tieto dve interpretácie vedú k odlišným výsledkom, mnohé laboratóriá sa zápisu pomeru vyhýbajú a uvádzajú faktor riedenia priamo.

Často kladené otázky

Čo je faktor riedenia? Je to číslo vyjadrujúce, koľkokrát sa roztok zriedil. Rovná sa konečnému objemu vydelenému počiatočným objemom.

Ako sa vypočíta faktor riedenia? Konečný objem vydeľte počiatočným objemom. Zriedením objemu 2 mL na 10 mL získame faktor riedenia $10 \div 2 = 5$.

Aký je rozdiel medzi faktorom riedenia a pomerom riedenia? Faktor riedenia je jedno číslo, napríklad 5. Pomer riedenia, napríklad 1:5, opisuje tú istú myšlienku pomocou dvoch čísel, ale ľudia sa nie vždy zhodnú na tom, čo tieto dve čísla znamenajú, takže ho možno chápať viacerými spôsobmi.

Môže byť faktor riedenia menší než 1? Pri bežnom riedení nie. Hodnota menšia než 1 by znamenala, že konečný objem je menší než počiatočný objem, čo predstavuje zahusťovanie, nie riedenie.

Ako súvisí faktor riedenia s koncentráciou? Konečná koncentrácia sa rovná počiatočnej koncentrácii vydelenej faktorom riedenia. Roztok s koncentráciou 5 mg/mL zriedený faktorom 10 má koncentráciu 0,5 mg/mL.

Čo je sériové riedenie? Je to séria riedení vykonávaných postupne, pri ktorých sa v každom kroku použije predchádzajúci roztok ako východiskový materiál. Celkový faktor riedenia je súčinom faktora riedenia v jednotlivých krokoch.

Aké jednotky používa kalkulačka? Polia sú označené v mililitroch, ale možno použiť ľubovoľnú jednotku objemu, pokiaľ sa pre oba objemy použije tá istá, pretože výsledok je pomer. Použitie rôznych jednotiek, napríklad zadanie jedného objemu v mililitroch a druhého v litroch, vedie k nesprávnemu výsledku.