|
 |
|
kako razrijediti 96% etanol sa vodom da bi se dobilo 85% etanol volumena 40 ml
|
|
Ime i prezime:
Ružica Gegić
ruzicaperoli@gmail.com
|
 |
 |
Da bi se zadatak mogao riješiti, dosta je bitno znati o kakvom se udjelu radi. Postoje, naime, maseni, volumni i brojčani, odnosno množinski udjeli i nije baš da su identični. Sastav smjesa vode i etanola tipično se izražava volumnim udjelom i zadatak gotovo sigurno cilja upravo na taj udjel. Volumni je udjel inače definiran kao volumni udjel sastojaka prije miješanja. To znači da se 96 %-tni alkohol može dobiti tako da se pomiješa 96 mL apsolutnog alkohola i 4 mL vode, dok bi se 85 %-tni alkohol dobio miješanjem 85 mL alkohola i 15 mL vode. Još jedna bitna informacija, povezana s definicijom volumnog udjela, glasi da ti volumeni nisu aditivni. Volumen smjese vode i alkohola uvijek je nešto manji od zbroja volumena komponenti. To znači da bez podatka o kontrakciji volumena ne možemo računati koliko nam materijala treba za točno 40 mL smjese zadanog sastava. Zadatku stoga možemo pristupiti na dva načina, pragmatično i idealistički.
Pragmatični pristup vezan je za praksu te zanemaruje točan volumen smjese, kao i točnost. Za početak ćemo pretpostaviti da je kontrakcija volumena neznatna za 96 %-tni etanol, odnosno da 100 mL te smjese nastaje miješanjem 96 mL etanola i 4 mL vode. Ono što će nas zanimati je koliko treba dodati vode da konačni omjer volumenâ bude 85 : 15. To se nalazi s pomoću omjera:
96 : (4 + x) = 85 : 15
x će nam predstavljati volumen dodane vode, izražen u mililitrima. Kad riješimo jednadžbu, nalazimo da je x = 12,9 što je za ovu razinu preciznosti zaokruživo na 13.
Znači, ako na 100 mL 96 %-tnog etanola dodamo 13 mL vode, dobit ćemo nešto manje od 113 mL 85 %-tnog etanola. To je znatno više od 40 mL pa volumene možemo skalirati, tako da nam ciljani volumen prije miješanja bude bliži željenom. Ako oba volumena pomnožimo s 40/113, dobit ćemo malo premalo 85 %-tnog etanola pa možemo uzeti nešto veći faktor, npr. 45/113.
Idealistički pristup podrazumijeva točnost te zahtijeva da znamo i kolika je kontrakcija volumena, odnosno kolike su gustoće tih smjesa. Zavirimo li npr. ovdje te se malo poigramo interpolacijom, možemo naći da pri 20 °C gustoća 96 %-tnog etanola iznosi 0,80848 g/mL, a 85 %-tnog etanola 0,84617 g/mL. Pored gustoće, trebat će nam i maseni udjeli, odnosno mase etanola i vode u smjesi jer bez njih ne možemo dobiti koliko koje komponente ima. Te podatke možemo izvući iz maločas spomenute tablice, a možemo i računati:
V(EtOH) : V(H2O) = 85 : 15 = φ(EtOH) : φ(H2O)
V(EtOH) : V(H2O) = m(EtOH)/ρ(EtOH) : m(H2O)/ρ(H2O)
m(EtOH)/ρ(EtOH) : m(H2O)/ρ(H2O) = φ(EtOH) : φ(H2O)
(m(EtOH)/m(H2O))·(ρ(H2O)/ρ(EtOH)) = φ(EtOH)/φ(H2O)
(w(EtOH)/w(H2O))·(ρ(H2O)/ρ(EtOH)) = φ(EtOH)/φ(H2O)
w(EtOH)/w(H2O) = (φ(EtOH)/φ(H2O))·(ρ(EtOH)/ρ(H2O))
w(EtOH)/(1 − w(EtOH)) = (φ(EtOH)/φ(H2O))·(ρ(EtOH)/ρ(H2O))
Iz toga se u još par koraka može dobiti maseni udjel etanola, a time i vode. Množenjem masenog udjela etanola s masom smjese dobit ćemo masu etanola, dok ostatak otpada na vodu. Sad znamo konačan sastav smjese. Na isti način trebamo izračunati i masene udjele etanola i vode u 96 %-tnom etanolu.
Kad sve to imamo, možemo računati koliko točno vode treba dodati u koliko točno 96 %-tnog etanola da bi nastalo točno 40 mL 85 %-tnog etanola. Iz mase etanola u konačnoj smjesi i masenog udjela etanola u polaznoj smjesi dobit ćemo masu polazne smjese, a iz mase možemo dobiti i volumen. Tu masu možemo oduzeti od mase konačne smjese da dobijemo razliku koja odgovara masi dodane vode. Iz te mase lako dobijemo volumen i time smo konačno riješili zadatak.
Sve u svemu, kad sam svojedobno računao koliko mi treba vode da iz 60 %-tne rakije dobijem 40 %-tnu, problem sam riješio tako da sam posve zanemario kontrakciju, nadestilirao znatno više vode i onda polako dodavao prateći sastav smjese denzimetrom, dok nisam došao do ciljanih 40 %. Za dodatnu sigurnost, razređivanje je kontroliralo i tročlano viječe vično olfaktornim tehnikama praćenja sastava i kvalitete produkta.
Pozdrav, |
|
|
Odgovorio:
Ivica Cvrtila
icvrtila@chem.pmf.hr
<-- Povratak
|
|
|
Postavite
pitanje iz bilo kojeg područja kemije i
e-škola će osigurati da dobijete odgovor od kompetentnog znanstvenika. |
  |
|
