Đã bao giờ bạn tự hỏi làm thế nào để xác định độ đậm loãng của dung dịch? Để làm điều đó, chúng ta phải biết được có bao nhiêu gam chất tan trong 100g dung dịch, dựa theo công thức tính nồng độ phần trăm của dung dịch là: C% = (khối lượng chất tan / khối lượng dung dịch) x 100%. Trong bài viết hôm nay, KPTCHEM sẽ cùng bạn tìm hiểu rõ hơn về công thức này.
(1)
Ảnh: Getty Images.
Trong hóa học, chúng ta dễ dàng bắt các thuật ngữ như “dung dịch đậm đặc”, “dung dịch loãng” hoặc “dung dịch bão hòa” mỗi khi nhắc đến hợp chất lỏng nào đó. Tuy nhiên, các thuật ngữ này chỉ cung cấp những thông tin sơ lược về việc hỗn hợp dung dịch đó có chứa một lượng lớn hay nhỏ một chất hòa tan cụ thể. Nếu muốn xác định chính xác thành phần định lượng của một dung dịch nhất định, chúng ta không thể chỉ dựa vào cảm tính hay chỉ quan sát thông thường, mà phải sử dụng cách tính nồng độ phần trăm.
Nồng độ phần trăm là gì?
Thuật ngữ “nồng độ” dùng để chỉ lượng chất tan có trong một dung dịch xác định. Tùy theo cách biểu diễn, nồng độ có thể được tính bằng nhiều đơn vị khác nhau như mol, gam hoặc phần trăm. Trong đó, nồng độ phần trăm (ký hiệu là C%) là cách biểu diễn đơn giản và dễ hiểu nhất cho biết có bao nhiêu gam chất tan có trong 100 gam dung dịch. Nhờ cách biểu diễn này, chúng ta có thể nhanh chóng nhận biết dung dịch đậm hay loãng mà không cần tính toán phức tạp, thường được sử dụng phổ biến từ phòng thí nghiệm đến đời sống hàng ngày như pha nước muối, dung dịch tẩy rửa hay chế biến thực phẩm,…
Ví dụ, khi bạn thấy trên bao bì sữa ghi 3,2%, điều đó có nghĩa là trong 100 gam sữa có chứa 3,2 gam chất béo; tương tự, dung dịch axit sunfuric pha loãng có nồng độ 10% chứa 10 gam H2SO4 trong 100g dung dịch. Những con số này giúp người dùng dễ dàng hình dung và kiểm soát thành phần trong các quy trình sản xuất, hoặc sử dụng chất tẩy rửa hằng ngày.
Công thức tính nồng độ phần trăm của dung dịch
Để hiểu và áp dụng đúng công thức tính nồng độ phần trăm, trước hết cần nắm rõ một nguyên tắc cơ bản: khối lượng của dung dịch bằng tổng khối lượng chất tan và khối lượng dung môi. Công thức biểu diễn là:
mdung dịch = mdung môi + mchất tan
Từ nguyên tắc này, ta xây dựng được công thức tính nồng độ phần trăm (C%) như sau:
C% = (mchất tan / mdung dịch) x 100%
Công thức này cho biết tỷ lệ phần trăm khối lượng chất tan có trong toàn bộ dung dịch. Chỉ cần biết khối lượng chất tan và khối lượng dung dịch, ta có thể dễ dàng tính được nồng độ. Ví dụ, nếu một dung dịch có khối lượng 100g và có nồng độ 4%, điều đó có nghĩa là trong dung dịch này có 4g chất tan và 96g dung môi. Đây là cách hiểu trực quan giúp bạn hình dung rõ bản chất của nồng độ phần trăm.
Bây giờ, giả sử bạn có một dung dịch nặng 450g, trong đó lượng chất tan là 15g, hãy thử áp dụng công thức để tính nồng độ phần trăm của dung dịch này nhé!
Ảnh: Brainly.
Cách tính khối lượng của từng thành phần riêng lẻ trong một dung dịch
Như vậy, bạn đã biết được công thức tính nồng độ phần trăm của dung dịch. Từ đó, ta có thể biến đổi linh hoạt để tính được chính xác khối lượng của từng phần riêng lẻ có trong một dung dịch. Chẳng hạn, nếu biết khối lượng dung dịch và nồng độ phần trăm ta có thể tính được khối lượng chất tan; tương tự, biết khối lượng chất tan và nồng độ ta có thể suy ra khối lượng dung dịch.
Ví dụ 1: Hòa tan 20g H2SO4 để thu được dung dịch 10%. Hỏi cần bao nhiêu gam nước?
Ta biết:
- Khối lượng chất tan: 20g
- Nồng độ: 10%
B1: Tính khối lượng dung dịch:
mdung dịch = (mchất tan x 100) / C%
= (20 × 100) / 10 = 200g
B2: Khối lượng nước:
mdung môi = 200 − 20 = 180g
B3: Kết luận: cần 180g nước.
Ví dụ 2: Cần bao nhiêu gam HCl để pha 200g dung dịch axit clohydric 5%?
Ta biết:
- Khối lượng dung dịch: 200g
- Nồng độ: 5%
B1: Áp dụng công thức:
mchất tan = (C% × mdung dịch) / 100
= (5 × 200) / 100 = 10g
B2: Kết luận: cần 10g HCl để pha được 200g dung dịch HCl 5%.
Ví dụ 3: Hỏi có bao nhiêu gam muối trong 10ml dung dịch 15% nếu khối lượng riêng của dung dịch là 1,5g/ml?
Ta biết:
mdung dịch = Vdung dịch × ddung dịch
= 10ml × 1,5g/ml = 15g
Dung dịch có nồng độ 15%, nghĩa là trong 100g dung dịch có 15g muối. Vậy trong 15g dung dịch sẽ có:
mchất tan = (15 × 15) / 100 = 2,25g
Kết luận: trong 10 ml dung dịch 15% có 2,25 gam muối.
Ví dụ 4: Nồng độ phần trăm của dung dịch thu được bằng cách hòa tan 40g chất cần hòa tan trong 200ml etanol có khối lượng riêng là 0,78g/ml là bao nhiêu?
B1: Tính khối lượng của etanol dựa vào khối lượng riêng:
metanol = 200ml × 0,78g/ml = 156g
Khối lượng dung dịch:
mdung dịch = mchất tan + mdung môi = 40 + 156 = 196g
B2: Áp dụng công thức nồng độ phần trăm:
C% = (40 / 196) × 100% ≈ 20,4%
B3: Kết luận: nồng độ phần trăm của dung dịch khoảng 20,4%.
Như vậy, KPTCHEM vừa cùng bạn tìm hiểu về công thức tính nồng độ phần trăm của dung dịch và các biến thể của nó. Đây là một trong những kiến thức hóa học cơ bản nhất nhưng được áp dụng rất nhiều trong học tập cũng như trong đời sống.
