Lahuse kvantitatiivne koostis

  • Kuidas saab väljendada lahuse koostist?
  • Mis on lahuste kokkutõmbumine?
  • Kuidas arvutada lahuse massi- ja mahuprotsenti?

Kvantitatiivne koostis toidukaupades

Toidukaupluses võime valida erinevate toodete vahel. Toote (näiteks purgisupi) sildil on kirjas, kui palju rasvu, valku, suhkruid jm see sisaldab. See on toote kvantitatiivne koostis: erinevate ainete sisaldus tootes. Kvantitatiivset koostist tuleb arvestada ka lahuste puhul.

Lahuse massiprotsent

Üks levinumaid lahuse koostise väljendusviise on lahustunud aine massiprotsent lahuses.

Massi­protsent näitab, mitu massiosa lahustunud ainet on 100 massiosas lahuses.

Seega on lahus tervik (100%), lahustunud aine moodustab sellest teatud osa (protsendi).

  • 100%
  • 5%
  • 4,8%

p= maine mlahus 100 % =  maine maine + mlahusti 100 %

Lahuse massi ja ruumala seos

Paljudel juhtudel on mugavam ja otstarbekam mõõta lahuse ruumala, mitte määrata lahuse massi. Sel juhul on sageli vaja arvutustes minna üle massilt ruumalale ja vastupidi. Lahuse massi ja ruumala seost väljendab lahuse tihedus.

Lahuse tihedus näitab lahuse massi ruumalaühiku kohta.

Selleks, et lugeda vedeliku ruumala näitu võimalikult täpselt, tuleb lugeda näitu vedeliku kõverdunud pinna alumiselt äärelt. Silmad peaksid asetsema näiduga samal kõrgusel 
Lahuse tihedust mõõdetakse aeromeetriga. Hõredamates vedelikes vajub areomeeter rohkem vedeliku põhja, tihedamates lahustes kerkib rohkem pinnale

ρ = mV

ρ – lahuse tihedus, – lahuse mass, V – lahuse ruumala

Lahuste ruumala määratakse mõõtenõude (näiteks mõõte­silindri vms) abil. Lahuse tiheduse määramiseks kasutatakse areo­meetrit (ehk klaas­ujukit). Vedeliku tihedus määratakse selle järgi, kui sügavale areomeeter vedelikus vajub.

H2SO4, HCl ja NaOH vesilahuse tiheduse sõltuvus lahuse massiprotsendist
  1. Lahuse tihedus  lahuse kontsentratsiooni suurenedes. 
  2. Samasuguse protsendilise sisalduse korral on kõige suurema tihedusega  lahus.
  3. 10% NaOH lahuse tihedus on 

Näidisülesanded

Näidisülesanne 1

Arvuta NaOH mass 100 cm3 10%-lises NaOH lahuses (ρ = 1,11 g/cm3).

Lahendus

V = 100 cm3,
ρ = 1,11 g/cm3,
P = 10%
m(NaOH) = ?

Arvutame 100 cm3 lahuse massi. 

mlahus = V·ρ = 100 cm3·1,11 gcm3= 111 g 

NaOH mass moodustab lahuse massist 10%, seega:

m ( NaOH) = mlahus·10 100 = 111 g0,1=11,1 g 

Vastus. NaOH mass lahuses on 11,1 g.

Näidisülesanne 2

15 g KNO3 lahustamisel vees saadi 12%-line lahus. Arvuta saadud lahuse ruumala (ρ = 1,08 g/cm3).

Lahendus

m(KNO3) = 15 g,
P = 12%,
ρ = 1,08 g/cm3.
V = ?

Arvutame saadud lahuse massi (s.t 100%), arvestades, et lahustunud aine mass moodustab 12% lahuse massist. 

 mlahus=maine·10012=125 g

Lahuse ruumala leiame seosest

V= mρ =125 g1,08 gcm3116 cm3

Vastus. Lahuse ruumala on 116 cm3.

Lahuste kokkutõmbumine

Lahuste kokkutõmbumise tõttu on lahuse ruumala tavaliselt mõnevõrra väiksem kui kokkuvalatavate vedelike ruumalade summa.

Lahuse ruumala arvutades tuleb meeles pidada, et erinevate lahuste kokkuvalamisel on saadud lahuse ruumala tavaliselt mõnevõrra väiksem kui kokkuvalatud lahuste ruumalade summa. Seda nähtust nimetatakse lahuste kokkutõmbumiseks ehk kontraktsiooniks. Kokkuvalatud lahustes seostuvad lahusti ja lahustunud aine osakesed tugevasti üksteisega. Seetõttu lahuse tihedus mõnevõrra suureneb ja ruumala väheneb.

Kahe lahuse kokku­valamisel on saadava lahuse ...

  • tihedus väiksem kui esialgsetel lahustel kokku.
  • tihedus suurem kui esialgsetel lahustel kokku.
  • ruumala suurem kui esialgsetel lahustel kokku.
  • ruumala väiksem kui esialgsetel lahustel kokku.

Lahuste kokku­tõmbumise tõttu ...

  • ei tohi lahuste ruumalasid liita.
  • ei tohi lahuste masse liita.
Lahuse ruumala on enamasti väiksem kui kokkuvalatavate vedelike ruumalade summa

Mahuprotsent

Vedelike ruumala mõõta on palju lihtsam kui massi määrata. Seetõttu väljendatakse vedelike sisaldust lahuses sageli mahuprotsendiga. Mahuprotsent näitab, mitu mahuosa lahustunud ainet sisaldub 100 mahuosas lahuses.

  • 100%
  • 5%
  • 20%

Pv = VaineVlahus·100%

Näidisülesanded

Näidisülesanne 3

15 cm3 etanoolile (C2H5OH) lisati mõõtesilindris vett, kuni saadud lahuse ruumala oli 50 cm3. Arvuta etanooli mahuprotsent saadud lahuses.

Lahendus

Vetanool = 15 cm3,
Vlahus = 50 cm3.
PV = ?

Etanooli mahuprotsendi leiame seosest

P V = Vetanool Vlahus · 100% = 15cm3 50cm3 ·100% = 30%

Vastus. Lahuses on 30 mahuprotsenti etanooli. 

Näidisülesanne 4. 

Mitu grammi etaanhapet (CH3COOH) on 200 cm3 etaan­happe lahuses, milles on 30 mahuprotsenti etaanhapet (ρetaanhape = 1,05 g/cm3)?

Lahendus

Vlahus = 200 cm3,
PV = 30%,
ρetaanhape = 1,05  g/cm3.
metaanhape = ?

Arvutame mahuprotsendi järgi etaan­happe ruumala:

Vetaanhape = V lahus ·30 100 = 200 cm3·0,3=60 cm3 

Leiame etaanhappe massi:

metaanhape = V·ρ = 60 cm3·1,05 gcm3= 63 g

Vastus. Etaanhappe mass on 63 g. 

Näidisülesanne 5

Arvuta etanooli vesilahuse massi­protsent, kui selle lahuse PV = 40% ja tihedus 0,95 g/cm3. Puhta etanooli tihedus on 0,79 g/cm3.

Lahendus

PV = 40%,
ρlahus = 0,95 g/cm3,
ρetanool = 0,79 g/cm3.
P = ?

Kui lahuse PV = 40%, siis sisaldab 100 cm3 lahust 40 cm3 etanooli. Arvutame 100 cm3 lahuse massi:

mlahus = Vlahus ·ρlahus = 100 cm3·0,95 gcm3= 95 g

Arvutame 40 cm3 etanooli massi:

metanool = Vetanool · ρetanool = 40 cm30,79 gcm3= 31,6 g 

Lahuse massiprotsent on

P= metanool mlahus ·100% = 31,6 g95 g·100%=33,3% 

Vastus. Lahuses on 33,3 massiprotsenti etanooli.

Ma tean, et ...

  • Massiprotsent (P) näitab, mitu massiosa lahustunud ainet on 100 massiosas lahuses. 
  • Lahuse tihedus (ρ) näitab lahuse massi ruumalaühiku kohta.
  • Lahuste kokkutõmbumise (kontraktsiooni) tõttu on lahuse ruumala tavaliselt mõnevõrra väiksem kui kokkuvalatavate vedelike ruumalade summa.
  • Mahuprotsent (PV) näitab, mitu mahuosa lahustunud ainet sisaldub 100 mahuosas lahuses.

Küsimused

  1. Mida näitab lahustunud aine massiprotsent?
  2. Missugune on seos lahuse massi, ruumala ja tiheduse vahel? 
  3. Mis on lahuste kokkutõmbumine (kontraktsioon)?
  4. Mida näitab lahustunud aine mahuprotsent?