Koncentrácia roztoku

Koncentrácia vyjadruje, koľko rozpustenej látky je obsiahnuté v danom objeme roztoku. Môže sa vyjadriť v g/dm³ alebo mol/dm³. Čím viac látky v rovnakom objeme, tým vyššia koncentrácia.

Čo je koncentrácia

Koncentrácia popisuje, koľko rozpustenej látky (solútu) je v určitom objet roztoku (solventu). Čím viac látky na rovnaký objem, tým je roztok koncentrovanejší.

Výpočet koncentrácie

Hmotnostná koncentrácia

$c = \frac{m}{V}$

kde $c$ = koncentrácia (g/dm³ alebo g/l), $m$ = hmotnosť solútu (g), $V$ = objem roztoku (dm³)

Príklad: 10 g NaCl v 0,5 dm³ vody → $c = 10 / 0,5 = 20\ \text{g/dm}^3$

Molárna koncentrácia

$c = \frac{n}{V}$

kde $n$ = látka množstvo (mol), $V$ = objem (dm³)

Vyjadruje, koľko mólov látky je v 1 dm³ roztoku (mol/dm³ = M).

Poznámka

Rozlišujte medzi pojmami koncentrovaný (veľa solútu) a silný (kyseline silné, napr. HCl). Kyselina môže byť silná ale zároveň zriedená, alebo slabá (napr. ocot) ale koncentrovaná.

Riedenie

Ak k roztoku pridáme rozpúšťadlo (napr. vodu), koncentrácia klesá – hovoríme o riedení. Množstvo solútu zostáva rovnaké, len objem sa zväčší:

$c_1 V_1 = c_2 V_2$

Príklad: Aká bude koncentrácia, ak zriedime 100 cm³ roztoku (1 mol/dm³) na 400 cm³?

$c_2 = \frac{1 \times 100}{400} = 0{,}25\ \text{mol/dm}^3$

Praktický príklad

Farebnoterapia sklenená: roztok CuSO₄ s vyššou koncentráciou je sýtomodrý, s nižšou svetlomodrý. Opticky vidno rozdiel koncentrácií.

Tip

Pri príprave roztokov v laboratóriu vždy pridávajte kyselinu k vode, nie vodu ku kyseline! Sírová kyselina je silne exotermická pri zrieďovaní a môže spôsobiť vykypenie a poleptanie.

Prax: Dávkovanie liekov — koncentrácia v krvnom obehu rozhoduje o živote

Keď lekár predpisuje liek, dávka sa vypočítava podľa koncentrácie liečiva v krvnom obehu. Príliš nízka koncentrácia — liek nepomôže; príliš vysoká — stáva sa jedovatý. Lieky sa predpisujú v miligramoch na kilogram telesnej hmotnosti, pretože väčší ľudia majú viac krvi (viac rozpúšťadla), čo liek viac riedi. Chemoterapeutiká majú extrémne úzke terapeutické okno — malé zvýšenie koncentrácie môže zničiť zdravé bunky. Správna koncentrácia je doslova otázka života a smrti.

Prax: Dusičnany v pitnej vode sú zákonom regulované

Hnojivá obsahujú dusičnany, ktoré sa rozpúšťajú v dažďovej vode a prenikajú do spodných vôd. Pri vysokých koncentráciách (nad 50 mg/dm³) sú dusičnany v pitnej vode nebezpečné, najmä pre dojčatá — môžu spôsobiť methemoglobinémiu, pri ktorej dusitany blokujú prenos kyslíka v krvi. EÚ a WHO stanovujú maximálne koncentrácie dusičnanov v pitnej vode. Vodárne nepretržite merajú a regulujú koncentráciu dusičnanov. Sledovanie koncentrácie chráni verejné zdravie.

Prax: Ovocný džúsový koncentrát — predáva sa koncentrovaný na zriedenie

Ovocný koncentrát sa predáva v koncentrovanej forme — typicky sa riedi 1:4 až 1:10 vodou. Koncentrovaná forma je lacnejšia na prepravu (menej vody = menej hmotnosti) a má dlhšiu trvanlivosť (vyšší obsah cukru a kyselín brzdí rast mikroorganizmov). Pomocou C₁V₁ = C₂V₂: ak zriedime 50 cm³ 10-násobného koncentrátu na 500 cm³, výsledná koncentrácia je (10 × 50) ÷ 500 = 1 — presne správna. Tento výpočet zriedenia je rovnaká chémia ako riedenie kyselín v školskom laboratóriu.

Tip

Kde to vidíš v živote? Dávkovanie liekov podľa telesnej hmotnosti (koncentrácia v krvnom obehu), zákonné limity dusičnanov v pitnej vode (v mg/dm³), ovocný koncentrát predávaný na zriedenie, espresso vs. filtrovaná káva (rôzne koncentrácie rovnakých zlúčenín) — koncentrácia je najdôležitejšia premenná v medicíne, potravinárskej vede a kvalite vody.