Egy kis kémiatudás-frissítésre vállalkozunk, mert egyre többször kell a koncentráció fogalmát ismernünk, használnunk.
A professzionális higiéniai szektor jellemzője, hogy a környezetkímélés és a CO2- kibocsátás csökkentése céljából a tisztítószerek koncentrált, szuperkoncentrált vagy ultrakoncentrált állapotban jutnak el az intézményi felhasználókhoz.
Így nem vizet, hanem a koncentrált hatóanyagot szállítjuk s egyben csökkentjük a szállítás karbonlábnyomát. A koncentrált folyadékból aztán a felhasználás helyén, vízzel történő hígítással (adagolóberendezés vagy kézi adagolás segítségével) készül el a használatra kész oldat.
Lássuk tehát, melyek a főbb fogalmak, tudnivalók, számítások!
MI AZ OLDAT?
A többkomponensű homogén (egyfázisú) rendszereket oldatoknak és elegyeknek nevezzük. Elegyekről akkor szoktunk beszélni, ha a komponensek mennyisége azonos nagyságrendű, oldatokról pedig akkor, ha az egyik komponens (oldószer) mennyisége nagy a másikéhoz (az oldott anyagéhoz) képest. Híg oldatoknál ez az eltérés több nagyságrendet tesz ki.
Esetünkben, mivel tisztítószerekkel kapcsolatosan alkalmazzuk a fogalmat, folyékony oldatokról beszélünk.
Az oldatokkal így a tisztítószerekkel kapcsolatban is meg kell ismerkednünk koncentráció fogalmával, mely az oldatok vagy elegyek összetételének megadására szolgál. A koncentráció tehát az oldott anyag és az oldat mennyiségének a hányadosa. Az oldott anyag és az oldat mennyiségét megadhatjuk tömegükkel, mólszámukkal vagy esetleg térfogatukkal is, ennek megfelelően a legkülönbözőbb koncentráció-egységeket definiálhatjuk.
Tömegszázalék
Ha az oldott anyag és az oldat mennyiségét egyaránt tömegükkel adjuk meg, akkor nyerjük a tömegszázalékot. A tömegtört megadja az illető anyag tömegét az oldat egységnyi tömegében.
A tömegtört százszorosa a tömegszázalék, ami az illető anyag grammjainak száma 100 g oldatban.
A tömegszázalék jele (m/m)%.
Ez a koncentrációtípus különösen elterjedt szilárd anyagokat tartalmazó vizes oldatoknál.
Képlet: Tömegszázalék = (oldott anyag tömege / oldat tömege) × 100.
Példa: Egy oldat 200 grammja 10 gramm cukrot tartalmaz. A tömegszázalék: (10 / 200) × 100 = 5%.
Térfogatszázalék
Hasonlóképpen definiálhatók a térfogattört és térfogatszázalék is.
Tehát a térfogatszázalék megadja, hogy az oldat (ill. elegy) 100 térfogategysége az adott komponens hány térfogategységnyi mennyiségét tartalmazza, pl. 70 térfogatszázalékos oldat 100 ml-e 70 ml oldott anyagot tartalmaz. Ez azt is jelenti, hogy az így megadott 70 térfogatszázalékos oldat 100 ml-ében van 70 ml oldott anyag és 30 ml oldószer.
térfogatszázalék = 100 * (oldott anyag térfogata / oldat térfogata)
A térfogatszázalék jele (V/V)%.
Ez az egység elsősorban folyadék-folyadék elegyek esetében használatos.
Képlet: Térfogatszázalék = (oldott anyag térfogata / oldat térfogata) × 100.
Példa: Egy 70 térfogatszázalékos alkoholos oldat 100 ml-e 70 ml alkoholt és 30 ml vizet tartalmaz.
A térfogatkoncentrációk esetén az oldat mennyiségét annak térfogatával adjuk meg. Az oldott anyag mennyiségét kifejezhetjük annak tömegével vagy móljainak számával.
Vegyesszázalék
A vegyesszázalék megadja, hogy az oldat (vagy elegy) 100 térfogategységnyi mennyisége az oldott anyag hány tömegegységnyi mennyiségét tartalmazza, pl. 35 vegyesszázalékú oldat 100 ml-e 35 g oldott anyagot tartalmaz. A laboratóriumi gyakorlat folyamán ezt a koncentrációt igen gyakran használjuk.
Példa: Egy 35 vegyesszázalékos sóoldat 100 ml-e 35 gramm sót tartalmaz.
A térfogat-koncentráció (g/l) az oldat egy literében oldott anyag mennyisége g-ban. Pl. 50 gramm NaCl egy liter NaCl-oldatban.
Képlet: Térfogatkoncentráció = (oldott anyag tömege (g) / oldat térfogata (l)).
Példa: Egy liter oldat 50 gramm NaCl-t tartalmaz. A térfogatkoncentráció 50 g/l.
Moláris koncentráció
A kémiai számítások során alkalmazzák még a moláris koncentráció fogalmát, mely az anyagok móltömegéhez kapcsolódó fogalom, de jelen tudásbázis-tartalmunkban ezzel a koncentráció fogalommal nem foglalkozunk.
Képlet: Moláris koncentráció (M) = (oldott anyag móljainak száma / oldat térfogata (l)).
Példa: Egy oldatban 1 mol NaCl van feloldva 1 liter vízben. A moláris koncentráció 1 mol/l, azaz 1 M.
Összegzés
A koncentráció fogalma kulcsfontosságú a kémiában és az ipari folyamatokban, például tisztítószerek előállításánál. Az alkalmazott koncentrációtípusok kiválasztása attól függ, hogy milyen anyagot vizsgálunk, és milyen célból van szükség a számításokra. A koncentráció megértése nemcsak a laboratóriumban, hanem a mindennapi életben is hasznos, például élelmiszerek vagy tisztítószerek összetételének értelmezésekor.