Utspädningsfaktor Kalkylator - Laboratorieblandningar & Koncentrationer

Vad är en kalkylator för spädningsfaktor?

En kalkylator för spädningsfaktor beräknar hur många gånger en lösning har spätts ut. Den dividerar lösningens slutvolym med den ursprungliga volymen före spädningen. Laboratoriepersonal och studenter använder den för att bereda lösningar med känd styrka och beräkna koncentrationen hos ett utspätt prov.

Spädning är processen att tillsätta ett lösningsmedel, vanligtvis vatten, till en lösning för att sänka dess koncentration. Spädningsfaktorn är ett enda tal som beskriver hur mycket svagare lösningen blev. En spädningsfaktor på 5 betyder att slutlösningen är fem gånger mer utspädd än den ursprungliga lösningen.

Formel för spädningsfaktor

Spädningsfaktorn är lika med slutvolymen dividerad med den ursprungliga volymen:

$\text{Spädningsfaktor} = \frac{V_f}{V_i}$

• $V_f$ är slutvolymen efter att lösningsmedel har tillsatts.
• $V_i$ är den ursprungliga volymen före tillsats av lösningsmedel.

Båda volymerna måste anges i samma enhet. Inmatningsfälten är märkta i milliliter (mL), men vilken volymenhet som helst ger samma svar så länge båda fälten använder den. Eftersom spädningsfaktorn är ett förhållande mellan två volymer saknar den själv enhet.

Så beräknas spädningsfaktorn

1. Mät lösningens ursprungliga volym, $V_i$.
2. Mät slutvolymen efter att lösningsmedel har tillsatts, $V_f$.
3. Dividera slutvolymen med den ursprungliga volymen.

Räkneexempel

Ett laboratorium börjar med 5 mL stamlösning och späder den med vatten till en slutvolym på 25 mL.

$\text{Spädningsfaktor} = \frac{25 \text{ mL}}{5 \text{ mL}} = 5$

Lösningen är nu 5 gånger mer utspädd än stamlösningen. Kalkylatorn dividerar de två volymerna exakt och visar svaret med sex värdesiffror, så en ojämn division som 25 mL ÷ 7 mL visas som 3,57143.

Beredning av en lösning med en önskad koncentration

Spädningsfaktorer används också omvänt för att beräkna hur mycket stamlösning som ska användas. Anta att ett laboratorium behöver 50 mL av en natriumkloridlösning med koncentrationen 0,1 M, beredd från en stamlösning med koncentrationen 2,0 M.

1. Bestäm den nödvändiga spädningsfaktorn: dividera stamlösningens koncentration med målets koncentration. $2.0 \text{ M} \div 0.1 \text{ M} = 20$.
2. Bestäm den volym stamlösning som behövs: dividera den önskade slutvolymen med spädningsfaktorn. $50 \text{ mL} \div 20 = 2.5 \text{ mL}$.
3. Tillsätt 2,5 mL av stamlösningen med koncentrationen 2,0 M i en 50 mL mätkolv och tillsätt sedan vatten upp till 50 mL-märket.

En kontroll av resultatet bekräftar det: $50 \text{ mL} \div 2.5 \text{ mL} = 20$, vilket är den nödvändiga spädningsfaktorn.

Så tolkas resultatet

• En spädningsfaktor över 1 betyder att lösningen har spätts ut. Ett resultat på 10 betyder att slutlösningen är 10 gånger svagare än utgångslösningen.
• En spädningsfaktor på exakt 1 betyder att ingen spädning har skett, eftersom den ursprungliga volymen och slutvolymen är lika stora.
• En spädningsfaktor under 1 är matematiskt möjlig, men betyder att slutvolymen var mindre än den ursprungliga volymen. Det beskriver koncentrering av en lösning, inte spädning, och anges vanligtvis i stället som en koncentreringsfaktor. Kalkylatorn visar ändå ett sådant värde i stället för att avrunda bort det, så en faktor så liten som 0,00004 visas i sin helhet.

Kalkylatorn avvisar volymer på noll eller mindre, eftersom en spädningsfaktor är odefinierad för en nollvolym eller negativ volym.

Spädningsfaktor och koncentration

Spädning av en lösning förändrar inte den totala mängden löst ämne, utan bara den volym som ämnet är fördelat i. Därför är slutkoncentrationen lika med den ursprungliga koncentrationen dividerad med spädningsfaktorn:

$C_f = \frac{C_i}{\text{Spädningsfaktor}}$

En lösning på 10 mg/mL som till exempel späds med faktorn 5 blir $10 \div 5 = 2$ mg/mL. Samma resonemang fungerar baklänges: om den ursprungliga koncentrationen divideras med målets koncentration får man den spädningsfaktor som behövs, vilket visas i natriumkloridexemplet ovan.

Seriell spädning

Vid seriell spädning upprepas samma spädningssteg flera gånger, där varje ny lösning används som utgångspunkt för nästa steg. Varje 1 mL stamlösning som blandas med 9 mL spädningsmedel ger en 10 mL lösning med spädningsfaktorn 10. Om steget upprepas tre gånger får man:

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

Slutlösningen är 1 000 gånger mer utspädd än den ursprungliga stamlösningen. Seriell spädning är vanlig inom mikrobiologi, där forskare späder ett bakterieprov upprepade gånger tills de kan räkna enskilda kolonier på en odlingsplatta, och inom farmakologi, där metoden används för att bereda en serie doser för testning.

Vanliga spädningsförhållanden

En ”1:10-spädning” tolkas vanligtvis som 1 del prov som blandas till totalt 10 delar, vilket ger en spädningsfaktor på 10. Vissa tolkar det i stället som 1 del prov plus 10 delar lösningsmedel, vilket ger en spädningsfaktor på 11. Eftersom de två tolkningarna skiljer sig åt undviker många laboratorier förhållandenotation och anger spädningsfaktorn direkt.

Vanliga frågor

Vad är en spädningsfaktor? Det är ett tal som visar hur många gånger mer utspädd en lösning har blivit. Den är lika med slutvolymen dividerad med den ursprungliga volymen.

Hur beräknar man en spädningsfaktor? Dividera slutvolymen med den ursprungliga volymen. Om 2 mL späds till 10 mL blir spädningsfaktorn $10 \div 2 = 5$.

Vad är skillnaden mellan en spädningsfaktor och ett spädningsförhållande? En spädningsfaktor är ett enda tal, till exempel 5. Ett spädningsförhållande, till exempel 1:5, beskriver samma idé med två tal, men människor är inte alltid överens om vad de två talen betyder, så det kan tolkas på mer än ett sätt.

Kan en spädningsfaktor vara mindre än 1? Inte vid normal spädning. Ett värde under 1 skulle betyda att slutvolymen är mindre än den ursprungliga volymen, vilket innebär koncentrering och inte spädning.

Hur hänger spädningsfaktor samman med koncentration? Slutkoncentrationen är lika med den ursprungliga koncentrationen dividerad med spädningsfaktorn. En lösning på 5 mg/mL som späds med faktorn 10 blir 0,5 mg/mL.

Vad är seriell spädning? Det är en serie spädningar som utförs efter varandra, där varje steg använder föregående lösning som utgångsmaterial. Den totala spädningsfaktorn är produkten av spädningsfaktorn i varje steg.

Vilka enheter använder kalkylatorn? Fälten är märkta i milliliter, men vilken volymenhet som helst fungerar så länge båda volymerna anges i samma enhet, eftersom svaret är ett förhållande. Om enheter blandas, till exempel om den ena volymen anges i milliliter och den andra i liter, blir resultatet fel.