VERDÜNNUNGSFAKTOR: WORAUS ES BESTEHT, WIE MAN ES BEKOMMT, BEISPIELE - CHEMIE - 2025

Der Verdünnungsfaktor (DF) ist eine Zahl, die angibt, wie oft eine Lösung verdünnt werden muss, um eine niedrigere Konzentration zu erhalten. In der Lösung kann entweder ein fester, flüssiger oder ein gasförmiger gelöster Stoff gelöst sein. Daher hängt seine Konzentration von der Anzahl der Partikel des gelösten Stoffes und dem Gesamtvolumen V ab.

Auf dem Gebiet der Chemie werden viele Konzentrationsausdrücke verwendet: Prozentsatz, Molar (M), Normal (N), unter anderem. Jeder von ihnen hängt von einer begrenzten Menge an gelöstem Stoff ab; von Gramm, Kilogramm oder Mol bis zu Äquivalenten. Bei der Reduzierung solcher Konzentrationen gilt der DF jedoch für alle diese Ausdrücke.

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Ein Beispiel für eine sukzessive Verdünnung von Grenadin ist in der obigen Abbildung dargestellt. Beachten Sie, dass die rote Farbe von links nach rechts heller wird. Das entspricht einer geringeren Grenadinkonzentration.

Mit dem Verdünnungsfaktor können Sie bestimmen, wie verdünnt das letzte Glas im Vergleich zum ersten ist. Somit kann anstelle der einfachen organoleptischen Eigenschaften mit FD das Experiment aus derselben Flasche Grenadin (Stammlösung) wiederholt werden; so wird auf diese Weise sichergestellt, dass die Konzentrationen der neuen Gefäße gleich sind.

Die Konzentration von Grenadin kann in jeder Einheit ausgedrückt werden; Das Volumen der Gefäße ist jedoch konstant, und um die Berechnungen zu erleichtern, werden einfach die in Wasser gelösten Grenadinvolumina verwendet. Die Summe dieser Werte entspricht V: dem Gesamtvolumen der Flüssigkeit im Glas.

Wie bei der Grenadine im Beispiel geschieht dies im Labor mit jedem anderen Reagenz. Konzentrierte Stammlösungen werden hergestellt, aus denen Aliquots entnommen und verdünnt werden, um verdünntere Lösungen zu erhalten. Auf diese Weise sollen Risiken im Labor und Reagenzienverluste reduziert werden.

Was ist der Verdünnungsfaktor?

Verdünnung

Die Verdünnung ist ein Verfahren, mit dem die Konzentration einer Lösung oder ihre Dichte verringert werden kann. Die Wirkung der Verringerung der Intensität der Farbe in einer Lösung eines Farbstoffs kann auch als Verdünnung angesehen werden.

Um eine Lösung erfolgreich auf eine bestimmte Konzentration zu verdünnen, müssen Sie zunächst wissen, wie oft die Konzentration der Stammlösung höher ist als die Konzentration der verdünnten Lösung.

Somit ist bekannt, wie oft die Ausgangslösung verdünnt werden muss, um eine Lösung mit der gewünschten Konzentration zu erhalten. Die Häufigkeit ist der sogenannte Verdünnungsfaktor. Und darin besteht es in einer dimensionslosen Fraktion, die eine Verdünnung anzeigt.

Faktoren

Es ist üblich, eine Verdünnung zu finden, die beispielsweise wie folgt ausgedrückt wird: 1/5, 1/10, 1/100 usw. Was bedeutet das? Es zeigt lediglich an, dass die Stammlösung so oft verdünnt werden muss, wie durch den Nenner der genannten Fraktion angegeben, um eine Lösung mit der gewünschten Konzentration zu erhalten.

Wenn zum Beispiel die 1/5-Verdünnung verwendet wird, muss die Ausgangslösung 5-mal verdünnt werden, um eine Lösung mit dieser Konzentration zu erhalten. Daher ist die Zahl 5 der Verdünnungsfaktor. Dies bedeutet Folgendes: Die 1/5 Lösung ist fünfmal verdünnter als die Mutter.

Wie bereite ich eine solche Lösung vor? Wenn 1 ml der Stammlösung entnommen wird, muss dieses Volumen verfünffacht werden, damit die Konzentration des gelösten Stoffes um den Faktor 1/5 verdünnt wird. Wenn es also mit Wasser verdünnt werden soll (wie im Grenadin-Beispiel), müssen 4 ml Wasser zu 1 ml dieser Lösung gegeben werden (1 + 4 = 5 ml Endvolumen V _F ).

Als nächstes werden wir diskutieren, wie der DF abgezogen und berechnet wird.

Wie erhält man den Verdünnungsfaktor?

Abzug

Zur Herstellung einer Verdünnung wird ein Volumen einer Ausgangs- oder Stammlösung in einen Messkolben gegeben, wo Wasser zugegeben wird, bis die Messkapazität des Messkolbens erreicht ist.

In diesem Fall wird beim Hinzufügen von Wasser zum Messkolben keine gelöste Masse hinzugefügt. Die Masse des gelösten Stoffes oder der Lösung bleibt also konstant:

m _i = m _f (1)

m _i = Masse des anfänglichen gelösten Stoffes (in der konzentrierten Lösung).

Und m _f = Masse des endgültigen gelösten Stoffes (in der verdünnten Lösung).

Aber m = V x C. Wenn wir Gleichung (1) einsetzen, haben wir:

V _i x C _i = V _f x C _f (2)

V _i = Volumen der Stammlösung oder Ausgangslösung, die zur Herstellung der Verdünnung entnommen wurde.

C _i = Konzentration des Stamms oder der Ausgangslösung.

V _f = Volumen der verdünnten Lösung, die hergestellt wurde.

C _f = Konzentration der verdünnten Lösung.

Gleichung 2 kann wie folgt geschrieben werden:

C _i / C _f = V _f / V _i (3)

Zwei gültige Ausdrücke für FD

C _i / C _{f ist jedoch} per Definition der Verdünnungsfaktor , da er die Zeiten angibt, zu denen die Konzentration des Stamms oder der Ausgangslösung im Verhältnis zur Konzentration der verdünnten Lösung größer ist. Daher gibt es die Verdünnung an, die durchgeführt werden muss, um die verdünnte Lösung aus der Stammlösung herzustellen.

Ebenso kann aus der Beobachtung von Gleichung 3 geschlossen werden, dass die V _f / V _{i -Beziehung} ein anderer Weg ist, um den Verdünnungsfaktor zu erhalten . Das heißt, jeder der beiden Ausdrücke (C _i / C _f , V _f / V _i ) ist gültig, um FD zu berechnen. Die Verwendung des einen oder anderen hängt von den verfügbaren Daten ab.

Beispiele

Beispiel 1

Eine 0,3 M NaCl-Lösung wurde verwendet, um eine verdünnte 0,015 M NaCl-Lösung herzustellen. Berechnen Sie den Wert des Verdünnungsfaktors.

Der Verdünnungsfaktor beträgt 20. Dies zeigt an, dass zur Herstellung der verdünnten 0,015 M NaCl-Lösung die 0,3 M NaCl-Lösung 20-mal verdünnt werden musste:

FD = C _i / C _f

0,3 M / 0,015 M.

zwanzig

Beispiel 2

Wissen, dass der Verdünnungsfaktor 15 beträgt: Welches Volumen Wasser sollte zu 5 ml einer konzentrierten Glucoselösung gegeben werden, um die gewünschte Verdünnung zu erzielen?

In einem ersten Schritt wird das Volumen der verdünnten Lösung (V _f ) berechnet . Einmal berechnet, wird daraus das zur Verdünnung zugesetzte Wasservolumen berechnet.

FD = V _f / V _i .

V _f = FD x V _i

15 x 5 ml

75 ml

Zugesetztes Wasservolumen = 75 ml - 5 ml

70 ml

Um die verdünnte Lösung mit einem Verdünnungsfaktor von 15 herzustellen, wurden 70 ml Wasser zu 5 ml der konzentrierten Lösung gegeben, um das Endvolumen von 75 ml zu erhalten.

Beispiel 3

Die Konzentration einer Fructose-Stammlösung beträgt 10 g / l. Es ist erwünscht, daraus eine Fructoselösung mit einer Konzentration von 0,5 mg / ml herzustellen. Nehmen Sie 20 ml der Stammlösung, um die Verdünnung vorzunehmen: Wie groß sollte das Volumen der verdünnten Lösung sein?

Der erste Schritt zur Lösung des Problems ist die Berechnung des Verdünnungsfaktors (DF). Einmal erhalten, wird das Volumen der verdünnten Lösung (V _f ) berechnet .

Bevor wir jedoch die vorgeschlagene Berechnung durchführen, müssen wir folgende Bemerkungen machen: Wir müssen die Mengen an Fructosekonzentrationen in die gleichen Einheiten setzen. In diesem speziellen Fall entsprechen 10 g / l 10 mg / ml, wobei diese Situation durch die folgende Transformation veranschaulicht wird:

(mg / ml) = (g / l) x (1.000 mg / g) x (l / 1.000 ml)

So:

10 g / l = 10 mg / ml

Fortsetzung der Berechnungen:

FD = C _i / C _f

DF = (10 mg / ml) / (0,2 mg / ml)

fünfzig

Aber da V _f = FD x V _i

V _f = 50 × 20 ml

1.000 ml

Dann wurden 20 ml der 10 g / l Fructoselösung auf 1 l 0,2 g / l Lösung verdünnt.

Beispiel 4

Ein Verfahren zur Herstellung von Reihenverdünnungen wird veranschaulicht. Es gibt eine Glucoselösung mit einer Konzentration von 32 mg / 100 ml, und es ist erwünscht, durch Verdünnen einen Satz von Glucoselösungen mit Konzentrationen herzustellen: 16 mg / 100 ml, 8 mg / 100 ml, 4 mg / 100 ml, 2 mg / 100 ml und 1 mg / 100 ml.

Prozess

Für jede der in der Erklärung angegebenen Konzentrationen sind 5 Reagenzgläser gekennzeichnet. In jeden von ihnen werden beispielsweise 2 ml Wasser gegeben.

Dann werden zu Röhrchen 1 mit Wasser 2 ml der Stammlösung gegeben. Der Inhalt von Röhrchen 1 wird geschüttelt und 2 ml seines Inhalts werden in Röhrchen 2 überführt. Röhrchen 2 wird wiederum geschüttelt und 2 ml seines Inhalts werden in Röhrchen 3 überführt; Gehen Sie mit den Röhrchen 4 und 5 genauso vor.

Erläuterung

2 ml Wasser und 2 ml der Stammlösung mit einer Glucosekonzentration von 32 mg / 100 ml werden in Röhrchen 1 gegeben. Die endgültige Glukosekonzentration in diesem Röhrchen beträgt also 16 mg / 100 ml.

In Röhrchen 2 werden 2 ml Wasser und 2 ml des Inhalts von Röhrchen 1 mit einer Glucosekonzentration von 16 mg / 100 ml gegeben. Dann wird in Röhrchen 2 die Konzentration von Röhrchen 1 zweimal verdünnt (DF). Die endgültige Glukosekonzentration in diesem Röhrchen beträgt also 8 mg / 100 ml.

2 ml Wasser und 2 ml des Inhalts von Röhrchen 2 werden in Röhrchen 3 mit einer Glucosekonzentration von 8 mg / 100 ml gegeben. Und wie bei den beiden anderen Röhrchen ist die Konzentration in zwei Röhrchen unterteilt: 4 mg / 100 ml Glukose in Röhrchen 3.

Aus dem oben erläuterten Grund beträgt die endgültige Glucosekonzentration in den Röhrchen 4 und 5 2 mg / 100 ml bzw. 1 mg / 100 ml.

Die DF der Röhrchen 1, 2, 3, 4 und 5 relativ zur Stammlösung betragen: 2, 4, 8, 16 bzw. 32.

Verweise

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