Poprawnie – roztwór ma stężenie 10% masowych. Kluczowe jest tu zrozumienie, że w obliczeniach stężenia procentowego masowego zawsze odnosimy masę substancji rozpuszczonej do całkowitej masy roztworu, a nie tylko do masy wody. Wzór, którego używamy, to: w% = (m(substancji) / m(roztworu)) · 100%. W tym zadaniu masa NaOH wynosi 20 g, a masa wody 180 g, więc masa całego roztworu to 20 g + 180 g = 200 g. Po podstawieniu do wzoru mamy: w% = (20 g / 200 g) · 100% = 10%. Matematycznie proste, ale w praktyce technologicznej bardzo ważne, bo takie obliczenia robi się non stop, np. przy przygotowywaniu roztworów myjących w przemyśle spożywczym, ługów do mycia instalacji CIP, czy roztworów do titracji w laboratorium kontroli jakości. W zakładach spożywczych roztwory NaOH o określonym stężeniu wykorzystuje się m.in. do mycia zbiorników, rozbierania osadów białkowo-tłuszczowych, a czasem do regulacji pH w procesach technologicznych (oczywiście zgodnie z normami i kartami technologicznymi). Dlatego poprawne przeliczanie procentów masowych to taka podstawa warsztatu technologa i laboranta. Moim zdaniem warto też zapamiętać, że przy roztworach wodnych często przybliżamy, że 100 g roztworu to mniej więcej 100 ml, ale to już zależy od dokładności, jakiej wymagają normy i procedury w danym laboratorium. W profesjonalnej dokumentacji zawsze podaje się dokładnie, czy chodzi o stężenie masowe, objętościowe czy molowe.
W tym zadaniu kłopot zwykle bierze się z niewłaściwego rozumienia, czym jest stężenie procentowe masowe. Często ktoś intuicyjnie dzieli masę substancji tylko przez masę wody albo „na oko” szacuje, że skoro 20 g to mało w porównaniu z 180 g, to stężenie będzie np. 5%. To jest typowy błąd: stężenie masowe zawsze liczymy w odniesieniu do całej masy roztworu, czyli suma: masa substancji rozpuszczonej + masa rozpuszczalnika. W naszym przypadku roztwór zawiera 20 g NaOH oraz 180 g wody, więc masa roztworu wynosi 200 g. Jeżeli ktoś otrzymuje wartości typu 5% lub 20%, to zwykle gdzieś „gubi” tę sumę mas albo myli się w proporcjach. Na przykład wynik 5% może brać się z myślenia, że 20 g to 1/10 z 200 g, a następnie ktoś omyłkowo dzieli jeszcze raz albo przelicza w sposób niekonsekwentny. Z kolei 20% czy 25% pojawia się, gdy ktoś błędnie przyjmuje, że 20 g NaOH odnosi się do 100 g roztworu, a nie do rzeczywistych 200 g, albo podstawia liczby do wzoru, ale nie sumuje masy wody i NaOH, tylko używa samej masy wody w mianowniku. Merytorycznie poprawny wzór na stężenie masowe to: w% = (m(substancji) / m(roztworu)) · 100%. W technologii żywności i w laboratoriach kontroli jakości takie obliczenia są podstawą przygotowywania roztworów odczynników, roztworów wzorcowych czy kąpieli myjących. Normy i dobre praktyki branżowe wymagają, żeby roztwory miały dokładnie określone stężenia, bo od tego zależy skuteczność mycia, bezpieczeństwo pracy, a często też poprawność analiz fizykochemicznych. Jeżeli roztwór NaOH jest za słaby, mycie instalacji będzie nieskuteczne, jeżeli za mocny – może uszkodzić powierzchnie lub stwarzać większe ryzyko poparzeń chemicznych. Dlatego warto wyrobić sobie nawyk: zawsze najpierw liczę masę całego roztworu, dopiero potem stosuję wzór i sprawdzam, czy wynik jest logiczny – tutaj 20 g w 200 g roztworu to dokładnie 10%, a nie 5%, 20% ani 25%.