Roztoky — rozpúšťadlo, rozpustená látka, koncentrácia

Do čaju nasypeš dve lyžičky cukru, zamiešaš — a cukor „zmizne“. Nezmizol, čaj je predsa sladký. Cukor sa rozpustil a vznikol roztok. Na fľaši fyziologického roztoku v lekárni je napísané „0,9 %“ — dnes zistíš, čo to číslo znamená a ako si taký roztok vypočítaš sám.

Rozpúšťadlo a rozpustená látka

Roztok je rovnorodá zmes. Má dve časti:

rozpúšťadlo — látka, ktorej je v roztoku najviac a v ktorej sa iná látka rozpúšťa (najčastejšie voda),
rozpustená látka — to, čo sa v rozpúšťadle rozpustilo (soľ, cukor, farbivo z čaju).

Rozpúšťať sa môžu aj kvapaliny a plyny: sirup vo vode, oxid uhličitý CO₂ v perlivej minerálke. Voda nie je jediné rozpúšťadlo — odlakovač rozpustí lak na nechty, ktorý voda nezmyje.

Hmotnosť sa pri rozpúšťaní nestráca: hmotnosť roztoku = hmotnosť rozpustenej látky + hmotnosť rozpúšťadla.

Nasýtený a nenasýtený roztok

Do pohára vody môžeš sypať soľ a miešať. Chvíľu sa rozpúšťa, ale potom ostane na dne — voda už viac neprijme. Roztok, ktorý pri danej teplote už viac látky nerozpustí, je nasýtený. Kým sa ešte látka rozpúšťa, je roztok nenasýtený.

Koľko látky sa rozpustí, je jej rozpustnosť. Pri 20 °C sa v 100 g vody rozpustí asi 36 g soli, ale okolo 200 g cukru.

Rozpustnosť väčšiny tuhých látok s teplotou rastie — v horúcom čaji rozpustíš viac cukru ako v ľadovom. Pri soli rastie len málo.
Rozpustnosť plynov s teplotou klesá — teplá perlivá minerálka rýchlo vyprchá.

Rýchlosť rozpúšťania nie je rozpustnosť. Miešanie a rozdrvenie (práškový cukor namiesto kocky) urýchlia rozpúšťanie, ale nezmenia, koľko látky sa nakoniec rozpustí. Množstvo mení najmä teplota.

Hmotnostný zlomok

Ako silný je roztok, vyjadruje hmotnostný zlomok $w$ — akú časť hmotnosti roztoku tvorí rozpustená látka:

w = \frac{m_{\text{látky}}}{m_{\text{roztoku}}}

m_{\text{roztoku}} = m_{\text{látky}} + m_{\text{rozpúšťadla}}

Výsledok je číslo od 0 do 1, často ho píšeme v percentách (vynásobíš 100). Fyziologický roztok s $w = 0{,}9\,\%$ má v každých 100 g roztoku 0,9 g soli.

Soľ sa rozpustí a nevidno ju, ale jej hmotnosť v roztoku ostane: 190 g + 10 g = 200 g.

Koľko soli dáš do 200 g roztoku s $w = 5\,\%$ ?

Hmotnosť soli: $m_{\text{soli}} = w \cdot m_{\text{roztoku}} = 0{,}05 \cdot 200\,\mathrm{g} = 10\,\mathrm{g}$ .
Hmotnosť vody: $200\,\mathrm{g} - 10\,\mathrm{g} = 190\,\mathrm{g}$ .
Odvážiš 10 g soli a 190 g vody.

Sladký čaj: do 250 g čaju dáš 10 g cukru (asi dve lyžičky). Aký je hmotnostný zlomok cukru?

$m_{\text{roztoku}} = 250\,\mathrm{g} + 10\,\mathrm{g} = 260\,\mathrm{g}$
$w = \frac{10\,\mathrm{g}}{260\,\mathrm{g}} \doteq 0{,}038$
$w \doteq 3{,}8\,\%$

Deľ hmotnosťou roztoku, nie vody. Pri 10 g soli v 190 g vody nie je $w = 10 : 190 \doteq 5{,}3\,\%$ , ale $10 : 200 = 5\,\%$ . Soľ je súčasť roztoku, preto patrí aj do menovateľa.

Teraz ty: chyť správny výsledok. Kalkulačku pokojne použi.

Hmotnostný zlomok v % sú obyčajné percentá. Ak si ich chceš ešte potrénovať:

🧪 Pokus doma: Kedy je roztok nasýtený? Do pohára nalej 100 g studenej vody (na kuchynskej váhe, alebo 100 ml — to je asi 100 g). Pridávaj po jednej zarovnanej lyžičke soli a vždy miešaj aspoň pol minúty. Počítaj lyžičky, kým sa soľ prestane rozpúšťať a ostane na dne.

Ukáž, čo by si mal vidieť

Po niekoľkých lyžičkách sa soľ prestane rozpúšťať a na dne ostanú kryštáliky — roztok je nasýtený. Pri izbovej teplote sa v 100 g vody rozpustí asi 36 g soli. Ak máš váhu, odváž si, koľko gramov má jedna tvoja lyžička, a over to. Roztok nepi a nevylievaj do kvetináča — soľ rastlinám škodí, vylej ho do výlevky.

Zapamätaj si

Roztok = rozpúšťadlo (najčastejšie voda) + rozpustená látka; je to rovnorodá zmes.
Nasýtený roztok už pri danej teplote viac látky nerozpustí.
Rozpustnosť tuhých látok s teplotou väčšinou rastie, plynov klesá.
$w = \frac{m_{\text{látky}}}{m_{\text{roztoku}}}$ , kde $m_{\text{roztoku}} = m_{\text{látky}} + m_{\text{rozpúšťadla}}$ .
200 g 5 % roztoku soli = 10 g soli + 190 g vody.