Utspädningsfaktor: vad det är, hur det dras, exempel

Utspädningsfaktorn (FD) är ett tal som anger hur lång tid en lösning måste spädas för att få en lägre koncentration. Lösningen kan ha löst antingen ett fast, flytande eller gasformigt lösta ämne. Därför beror dess koncentration på antalet upplösta partiklar och den totala volymen V.

På kemiområdet används många uttryck av koncentration: procentandel, molär (M), normal (N), bland annat. Var och en av dem beror på en begränsad mängd lösta ämnen; från gram, kilo eller mol till ekvivalenter. Vid tidpunkten för minskningen av sådana koncentrationer gäller dock FD för alla dessa uttryck.

I bilden ovan finns ett exempel på en successiv utspädning av grenadin. Observera att från vänster till höger blir den röda färgen klarare; vad är lika med en lägre koncentration av grenadin.

Utspädningsfaktorn gör det möjligt att bestämma hur utspädd det sista kärlet är i förhållande till det första. Således kan i stället för de enkla organoleptiska egenskaperna med FD upprepas experimentet från samma flaska grenadin (moderlösning); så att det på så sätt säkerställs att koncentrationerna av de nya fartygen är lika.

Koncentrationen av grenadin kan uttryckas i vilken enhet som helst; Emellertid är volymen av kärlen konstant och för att underlätta beräkningarna användes enkelt volymerna av grenadin i vatten. Summan av dessa kommer att vara lika med V: den totala vätskevolymen i kärlet.

Som med exemplet grenadin händer det i laboratoriet med något annat reagens. Koncentrerade moderlutar framställs, varav alikvoter tas och utspädes för erhållande av mer utspädda lösningar. På så sätt är målet att minska riskerna i laboratoriet och förlust av reagens.

Vad är utspädningsfaktorn?

utspädning

Utspädning är ett förfarande som tillåter koncentrationen av en lösning eller dens densitet att minska. Åtgärden att minska färgens intensitet i en färg av ett färgämne kan också betraktas som en utspädning.

För att framgångsrikt späda ut en lösning vid en viss koncentration är det första att veta hur många gånger koncentrationen av moderlösningen är större än koncentrationen av den utspädda lösningen.

Således är det känt att den ursprungliga lösningen måste utspädes för erhållande av en lösning med den önskade koncentrationen. Antalet gånger är det som kallas utspädningsfaktorn. Och i detta består det i en dimensionslös fraktion som indikerar en utspädning.

faktorer

Det är vanligt att finna en utspädning uttryckt till exempel enligt följande: 1/5, 1/10, 1/100, etc. Vad betyder detta? Det indikerar helt enkelt att för att erhålla en lösning med den önskade koncentrationen ska moderlösningen spädas så många gånger som anges av nämnaren av den angivna fraktionen.

Om exempelvis 1/5 utspädningen användes, måste den ursprungliga lösningen spädas 5 gånger för erhållande av en lösning med denna koncentration. Därför är numret 5 utspädningsfaktorn. Detta översätts enligt följande: lösningen 1/5 är fem gånger mer utspädd än moderen.

Hur man förbereder nämnda lösning? Om 1 ml av stamlösningen tas, måste denna volym kvintupleras, så att koncentrationen av lösningsmedlet späds med en faktor 1/5. Sedan, om det kommer att spädas med vatten (som i grenadinsexemplet) ska 1 ml av denna lösning tillsättas 4 ml vatten (1 + 4 = 5 ml slutvolym V F ).

Därefter kommer vi att diskutera hur man ska härleda och beräkna FD.

Hur tas utspädningsfaktorn bort?

avdrag

För att förbereda en utspädning tas en volym av en initiallösning eller mor till en kolvkolv där vatten tillsätts tills mätkolvens mätkapacitet är fullbordad.

I detta fall tillsätts ingen massa av lösningsmedlet när vatten tillsätts i volymkolven. Därefter förblir massan av lösningsmedel eller lösning konstant:

m i = m f (1)

m i = massan av den ursprungliga lösningen (i den koncentrerade lösningen).

Och m f = massan av det slutliga lösningsmedlet (i den utspädda lösningen).

Men, m = V x C. Genom att ersätta i ekvation (1) har vi:

Vi x Ci = VfxCf (2)

V i = volymen av moderen eller den ursprungliga lösningen som togs för att göra utspädningen.

Ci = koncentration av moderen eller den ursprungliga lösningen.

Vf = volymen av den utspädda lösningen som framställdes.

C f = koncentration av den utspädda lösningen.

Du kan skriva ekvation 2 på följande sätt:

Ci / Cf = Vf / Vi (3)

Två uttryck gäller för FD

Men C i / C f per definition är utspädningsfaktorn, eftersom den indikerar de gånger då koncentrationen av moderen eller den ursprungliga lösningen är större i förhållande till koncentrationen av den utspädda lösningen. Därför indikerar den utspädning som måste göras för att framställa den utspädda lösningen från stamlösningen.

Från observationen av ekvation 3 kan man också dra slutsatsen att förhållandet Vf / Vi är ett annat sätt att erhålla spädningsfaktorn. Det vill säga, vilket som helst av de två uttrycken (C i / C f, V f / V i ) gäller för beräkning av FD. Användningen av den ena eller den andra kommer att bero på tillgängliga uppgifter.

exempel

Exempel 1

En lösning av 0, 3 M NaCl användes för att framställa en utspädd lösning av 0, 015 M NaCl. Beräkna värdet av utspädningsfaktorn.

Utspädningsfaktorn är 20. Detta indikerar att för att bereda den utspädda 0, 015 M NaCl-lösningen, måste 0, 3 M NaCl-lösningen spädas 20 gånger:

FD = C i / C f

0, 3 M / 0, 015 M

20

Exempel 2

Att veta att utspädningsfaktorn är 15: vilken vattenvolym borde ha tillsatts i 5 ml koncentrerad glukoslösning för att få den önskade spädningen?

Det första steget är att beräkna volymen av den utspädda lösningen ( Vf ). När beräknad beräknas volymen tillsatt vatten för att göra utspädningen.

FD = V f / V i .

Vf = FD x V i

15 x 5 ml

75 ml

Tillförd volym vatten = 75 ml - 5 ml

70 ml

För att sedan framställa den utspädda lösningen med en utspädningsfaktor på 15 till 5 ml av den koncentrerade lösningen sattes 70 ml vatten för att slutföra den slutliga volymen på 75 ml.

Exempel 3

Koncentrationen av en stamlösning av fruktos är 10 g / L. Det är önskvärt att förbereda sig från en fruktoslösning med en koncentration av 0, 5 mg / ml. Ta 20 ml av moderlösningen för att göra utspädningen: vad ska vara volymen av den utspädda lösningen?

Det första steget i lösningen av problemet är att beräkna utspädningsfaktorn (FD). När en gång erhållits beräknas volymen av den utspädda lösningen ( Vf ).

Men innan du gör den föreslagna beräkningen är det nödvändigt att göra följande observation: det är nödvändigt att placera mängderna av fruktoskoncentrationerna i samma enheter. I detta speciella fall är 10 g / L lika med 10 mg / ml, denna situation illustreras genom följande transformation:

(mg / ml) = (g / L) x (1000 mg / g) x (L / 1000 ml)

därför:

10 g / L = 10 mg / ml

Fortsättning med beräkningarna:

FD = C i / C f

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

50

Men som Vf = FD x V i

Vf = 50 x 20 ml

1000 ml

Därefter utspäddes 20 ml av 10 g / 1 fruktoslösningen till 1 1 av 0, 2 g / 1 lösning.

Exempel 4

Ett förfarande för utförande av serieutspädningar kommer att illustreras. Det finns en glukoslösning med en koncentration av 32 mg / 100 ml, och från det är det önskvärt att förbereda genom att späda en uppsättning glukoslösningar med koncentrationerna: 16 mg / 100 ml, 8 mg / 100 ml, 4 mg / 100 ml, 2 mg / 100 ml och 1 mg / 100 ml.

process

Märk 5 provrör för var och en av de koncentrationer som anges i uttalandet. I var och en av dem placeras exempelvis 2 ml vatten.

Sedan till rör 1 med vatten tillsättes 2 ml av stamlösningen. Innehållet i röret 1 skakas och 2 ml av dess innehåll överförs till röret 2. I sin tur skakas röret 2 och 2 ml av dess innehåll överförs till röret 3; fortsätter på samma sätt med rören 4 och 5.

förklaring

Till rör 1 tillsättes 2 ml vatten och 2 ml stamlösning med en glukoskoncentration av 32 mg / 100 ml. Så den slutliga glukoskoncentrationen i detta rör är 16 mg / 100 ml.

Till rör 2 tillsättes 2 ml vatten och 2 ml innehåll i rör 1 med en glukoskoncentration av 16 mg / 100 ml. Därefter spädes i rör 2 spridningen av röret 1 2 gånger (FD). Så den slutliga glukoskoncentrationen i detta rör är 8 mg / 100 ml.

Till rör 3 tillsättes 2 ml vatten och 2 ml innehållet i rör 2, med en glukoskoncentration av 8 mg / 100 ml. Och som de andra två rören uppdelas koncentrationen i två: 4 mg / 100 ml glukos i rör 3.

Av den anledningen som förklarats ovan är den slutliga glukoskoncentrationen i rör 4 och 5 respektive 2 mg / 100 ml och 1 mg / 100 ml.

DF i rören 1, 2, 3, 4 och 5, i förhållande till stamlösningen, är: 2, 4, 8, 16 och 32.