Valintakoe B: Lääketiede ja biotieteet
Miten konsentraatio lasketaan?
Konsentraatio eli ainemääräpitoisuus lasketaan jakamalla liuenneen aineen ainemäärä liuoksen tilavuudella: c = n/V. Yksikkö on mol/l eli mol/dm³, ja esimerkiksi 0,15 mol/l tarkoittaa 0,15 moolia liuennutta ainetta litrassa. Tilavuus on valmiin liuoksen tilavuus litroina, ei käytetyn liuottimen tilavuus, koska liuennut aine vie tilaa.
Kun liuennut aine annetaan grammoina, se muutetaan ensin ainemääräksi kaavalla n = m/M. Tilavuus ilmoitetaan litroina: 250 ml on 0,250 l. Millilitrojen ja litrojen sekoittaminen antaa tuhatkertaisen virheen.
Massapitoisuus (g/l) ja massaprosentti (%) ovat muita tapoja ilmoittaa pitoisuus. Laskuissa ne muutetaan yleensä ainemääräkonsentraatioksi, koska vain se kertoo hiukkasten määrän ja toimii reaktioyhtälön kertoimien kanssa.
Osmoosin kannalta ratkaisee kaikkien liuenneiden hiukkasten konsentraatio. Natriumkloridi jakautuu kahdeksi ioniksi, joten sen hiukkaskonsentraatio on kaksi kertaa sen ainemääräkonsentraatio.
Kaava
c = n / V, n = m / M, joten m = c · V · M
Esimerkki
Valmistetaan 250 ml 0,150 mol/l natriumkloridiliuosta. Kuinka monta grammaa NaCl:a tarvitaan, kun M(NaCl) = 58,44 g/mol? Mikä on 0,9-prosenttisen keittosuolaliuoksen (9,0 g/l) konsentraatio?
- Ainemäärä: n = c · V = 0,150 mol/l · 0,250 l = 0,0375 mol.
- Massa: m = 0,0375 mol · 58,44 g/mol ≈ 2,19 g. Suola liuotetaan, ja mittapullo täytetään merkkiin 250 ml:aan.
- Keittosuolaliuos: c = (9,0 g / 58,44 g/mol) / 1,0 l ≈ 0,154 mol/l. Hiukkaskonsentraatio on noin 2 · 0,154 ≈ 0,31 mol/l, mikä on lähellä veriplasman arvoa.
Tyypillinen virhe
Tavallinen virhe on käyttää tilavuutena millilitroja muuntamatta niitä litroiksi tai käyttää liuottimen tilavuutta liuoksen tilavuuden sijaan. Liuos valmistetaan mittapullossa täyttämällä merkkiin, jolloin liuoksen tilavuus on tunnettu.
Valintakokeessa B
Pitoisuuslaskut kuuluvat lukion kemiaan, ja valintakoe B arvioi matemaattis-loogista päättelyä. Pitoisuutta tarvitaan myös biologiassa, esimerkiksi osmoosin suunnan ja lääkeannosten päättelyssä.
Missä kurssissa tämä opetetaan
SmartVK:n valintakoe B -kurssin luvussa 28: Kemian laskut: ainemäärä, pitoisuus ja saanto. Katso kurssin sisältö.
Kysymyksiä
Mitä eroa on konsentraatiolla ja massapitoisuudella?
Konsentraatio eli ainemääräpitoisuus ilmoittaa ainemäärän litrassa liuosta (mol/l), massapitoisuus massan litrassa liuosta (g/l). Ne muunnetaan toisikseen moolimassalla: massapitoisuus = c · M. Esimerkiksi 0,154 mol/l NaCl-liuoksen massapitoisuus on 0,154 · 58,44 ≈ 9,0 g/l.
Mikä on fysiologinen keittosuolaliuos?
Fysiologinen keittosuolaliuos on 0,9-prosenttinen natriumkloridin vesiliuos, jossa on 9 g suolaa litrassa. Sen konsentraatio on noin 0,154 mol/l, ja koska NaCl jakautuu kahdeksi ioniksi, sen hiukkaspitoisuus on lähellä veriplasman pitoisuutta. Siksi sitä käytetään suonensisäisenä nesteenä.