Công thức tính nồng độ phần trăm (C%) và bài tập áp dụng

Nồng độ là gì?

Nồng độ là thuật ngữ hóa học, cho biết lượng hóa chất trong một hỗn hợp xác định, thường là các dung dịch chất lỏng.

Dung dịch là một hỗn hợp chất lỏng chứa chất tan và dung môi. Nếu dung môi chứa càng nhiều chất tan thì dung dịch đó có nồng độ càng lớn. Do đó, nếu muốn tăng nồng độ dung dịch, ta có thể giảm lượng dung môi hoặc tăng lượng chất tan và ngược lại. Khi dung môi không thể hòa tan chất thêm được nữa, nồng độ dung dịch khi đạt giá trị lớn nhât, còn được gọi là bão hòa. Điểm bão hòa do một số nhân tố như nhiệt độ môi trường pha chế, tính chất hóa học của dung môi và chất tan.

Hiện tượng phân cách pha xuất hiện khi người làm thí nghiệm tiếp tục cho thêm chất tan vào dung dịch đã bão hòa, khiến cho các pha cùng tồn tại song song hoặc tạo huyền phù hay thể vần.

Công thức tính nồng độ phần trăm

1. Nồng độ phần trăm khối lượng

Phần trăm khối lượng biểu thị khối lượng một chất có trong hỗn hợp theo phần trăm của chất đó trong toàn bộ hỗn hợp.

Ví dụ: Nếu một bình chứa 50g methanol và 50g nước, nó chứa 50% methanol theo khối lượng. Trong thương mại, axit và bazo thường được ghi nhãn hiệu theo phần trăm khối lượng cùng với tỉ trọng. Trước đây, người ta thường gọi chúng là phần trăm khối lượng-khối lượng (w/w).

Nồng độ phần trăm khối lượng là nồng độ phần trăm xác định, được tính bằng công thức

C_%w/w = (m_{chất tan} x 100%)/ m_{dung dịch}

 Khối lượng chất tan trong trường hợp có một dung môi và một chất tan 

m_{dung dịch} =   m_{chất tan} + m_{dung môi}

Trong đó:

m_{chất tan}  : Khối lượng chất tan (g)

m_{dung dịch}  : Khối lượng dung dịch (g)

m_{dung môi}: Khối lượng dung môi (g)

Các đơn vị tính ppm, ppb, ppt, ppq

PP (Parts per) là ký hiệu sử dụng khi giá trị nồng độ rất nhỏ. 

ppm: parts per milion- Phần triệu 10⁶

ppm: parts per bilion- Phần tỉ 10⁹

ppm: parts per trillion- Phần nghìn tỉ 10¹²

ppm: parts per quadrilion- Phần triệu tỉ 10¹⁵

2. Nồng độ phần trăm khối lượng - thể tích

Phần trăm khối lượng - thể tích (w/v) thể hiện khối lượng chất trong một hỗn hợp theo phần trăm thể tích toàn bộ hỗn hợp. Nó thường được sử dụng với dung dịch được pha từ thuốc thử rắn

Công thức tính nồng độ phần trăm khối lượng- thể tích

C_%w/v = m_{chất tan} x 100% / V_{dung dịch}

Ví dụ: Trong 100ml dung dịch có 10g chất tan thì nồng độ phần trăm của dung dịch này là 5%w/v.

Lưu ý:

- Nồng độ phần trăm khối lượng- thể tích không được biểu thị bằng đơn vị % mà là %g/l.

- Có một số dung dịch có nồng độ cao hơn 100%w/v.

3. Nồng độ phần trăm thể tích - thể tích

Phần trăm thể tích - thể tích (%v/v) biểu thị thể tích chất tan theo ml trong 100ml dung dịch kết quả, thường sử dụng khi pha hai dung dịch lỏng.

Ví dụ: Bia có 10% etanol theo thể tích tức là cứ 100ml bia thì có 10ml etanol.

C_%v/v =  V_{chất tan} x 100% / V_{dung dịch}

Chỉ có thể tích khí lý tưởng mới có tính cộng hợp, tức là nồng độ phần trăm thể tích các chất chứa trong dung dịch không có tổng là 100% do sự co lại của thể tích.

Ví dụ: Khi bạn đổ 50ml etanol vào nước nhằm thu 100ml dung dịch thì bạn cần thêm 53,7ml nước do nước có nồng độ 53,7% v/v. Nó tương đương tổng nồng độ etanol và nước khi đó là 103,7%.

Để đảm bảo nồng độ phần trăm thể tích không vượt quá mức 100%, cần xác định rõ khối lượng riêng của dung dịch, dung môi và chất tan.

Lưu ý pha chế dung môi và chất tan 

- Để pha chế dung dịch có nồng độ 10%, ta lấy 10g chất tan rồi mới thêm dung môi đến khi thể tích là 100ml hoặc lấy 10g chất tan bỏ vào 100ml dung môi. Dung dịch thu được sẽ có nồng độ tương đương là 10% v/v. Không được pha theo cách lấy 10g chất tan rồi thêm dung môi vào đến thể tích 100ml hoặc lấy 10g chất tan pha với một ít dung môi, chờ tan hết rồi mới thêm tiếp đưa thể tích dung dịch lên 100ml.

- Nồng độ phần trăm theo thể tích và nồng độ phần trăm theo khối lượng- thể tích bị ảnh hưởng bới yếu tố nhiệt độ. Khi nhiệt độ thấp, tính chính xác không được đảm bảo. Thành phần các chất trong dung không giống như những gì bạn hi vọng.

Những điều cần chú ý khi làm bài tập tính nồng độ phần trăm

Nếu bài tập tính nồng độ phần trăm các chất có trong dung dịch sau phản ứng thì cần thực hiện các bước sau: 

Bước 1: Xác định số chất có trong dung dịch ( đặc biệt lưu ý chất tham gia phản ứng có dư không?).

Bước 2: Xác định khối lượng dung dịch sau phản ứng:

Khối lượng dung dịch= khối lượng các chất tan cho vào dung dịch+ khối lượng dung môi hay khối lượng của dung dịch ban đầu- khối lượng chất kết tùa- khối lượng chất khí.

Bước 3: Tìm khối lượng chất cần xác định.

Bước 4: Tính nồng độ phần trăm.

Bài tập mẫu về áp dụng công thức tính nồng độ phần trăm

Bài tập 1: Hòa tan 10g đường vào 40g nước. Tính nồng độ phần trăm của dung dịch thu được.

Ta có m_{chất tan} = 40 + 10 = 50g

Áp dụng công thức tính nồng độ phần trăm

C% = 10 x 100/ 50 = 20%

Bài tập 2 : Hòa tan 20g muối vào nước được dung dịch có nồng độ 10%

1. Tính khối lượng dung dịch muối thu được
2. Tính khối lượng nước cần pha chế

Giải:

1. Ta có m_{dung dịch} = m_muối x 100% / C% = 20 x 100% /  10% = 200g
2. m_nước = m_{dung dịch} – m_{muối =} 200- 20 = 180g

Tìm kiếm liên quan:

- công thức tính nồng độ đương lượng

- công thức tính c% trong hóa học

- công thức tính nồng độ mol