Bilans masy przy rozcieńczaniu roztworów

Bilans masy polega na założeniu, że masa składnika aktywnego przed i po procesie jest taka sama, jeśli nie zachodzi reakcja chemiczna ani strata substancji. Przy rozcieńczaniu roztworów zmienia się ilość rozpuszczalnika, ale ilość substancji rozpuszczonej pozostaje stała.

W przypadku kwasu siarkowego(VI) oznacza to, że masa czystego H₂SO₄ w roztworze stężonym musi być równa masie H₂SO₄ w roztworze po rozcieńczeniu.

Zasada bilansu

Dla dwóch roztworów można zapisać:

[
m_1 \cdot C_1 = m_2 \cdot C_2
]

gdzie:
- m₁ — masa roztworu początkowego,
- C₁ — stężenie roztworu początkowego jako ułamek, np. 98% = 0,98,
- m₂ — masa roztworu końcowego,
- C₂ — stężenie roztworu końcowego jako ułamek, np. 49% = 0,49.

Przykład egzaminacyjny

Chcemy otrzymać 1000 kg roztworu H₂SO₄ o stężeniu 49%, używając kwasu 98%.

[
m_1 \cdot 0{,}98 = 1000\ kg \cdot 0{,}49
]

[
m_1 \cdot 0{,}98 = 490\ kg
]

[
m_1 = \frac{490}{0{,}98} = 500\ kg
]

Należy więc użyć 500 kg kwasu siarkowego(VI) 98%. Pozostałą masę do 1000 kg stanowi woda, czyli również 500 kg.

Typowy błąd

Częsty błąd to wskazanie 490 kg, czyli masy czystego H₂SO₄ w roztworze końcowym. Pytanie dotyczy jednak masy roztworu 98%, a nie masy czystego kwasu.