Facteur de dilution: qu'est-ce que c'est, comment est-il dessiné, exemples

Le facteur de dilution (FD) est un nombre qui indique le nombre de fois où une solution doit être diluée pour obtenir une concentration inférieure. La solution peut avoir dissous un soluté solide, liquide ou gazeux. Par conséquent, sa concentration dépend du nombre de particules de soluté et du volume total V.

Dans le domaine de la chimie, de nombreuses expressions de concentration sont utilisées: pourcentage, molaire (M), normale (N), entre autres. Chacun d'entre eux dépend d'une quantité finie de soluté; de grammes, kilogrammes ou moles, à des équivalents. Cependant, au moment de la diminution de telles concentrations, la FD s'applique à toutes ces expressions.

L'image ci-dessus montre un exemple de dilution successive de grenadine. Notez que de gauche à droite, la couleur rouge devient plus claire. ce qui est égal à une concentration inférieure de grenadine.

Le facteur de dilution permet de déterminer le degré de dilution du dernier récipient par rapport au premier. Ainsi, au lieu des propriétés organoleptiques simples, avec le FD, l'expérience peut être répétée à partir du même flacon de grenadine (solution mère); de sorte que de cette manière, on s'assure que les concentrations des nouveaux navires sont égales.

La concentration de grenadine peut être exprimée dans n'importe quelle unité. toutefois, le volume des vaisseaux est constant et, pour faciliter les calculs, les volumes de grenadine dissous dans l'eau sont simplement utilisés. La somme de ceux-ci sera égale à V: le volume total de liquide dans le récipient.

Comme avec l'exemple de la grenadine, cela se produit en laboratoire avec tout autre réactif. On prépare des liqueurs mères concentrées à partir desquelles des aliquotes sont prélevées et on les dilue pour obtenir des solutions plus diluées. De cette manière, l’objectif est de réduire les risques en laboratoire et la perte de réactifs.

Quel est le facteur de dilution?

Dilution

La dilution est une procédure qui permet de diminuer la concentration ou la densité d’une solution. L'action de diminuer l'intensité de la couleur dans une solution de colorant peut également être considérée comme une dilution.

Pour réussir à diluer une solution à une certaine concentration, la première chose à faire est de savoir combien de fois la concentration de la solution mère est supérieure à la concentration de la solution diluée.

Ainsi, il est connu que la solution initiale doit être diluée pour obtenir une solution ayant la concentration souhaitée. Le nombre de fois est ce qu'on appelle le facteur de dilution. Et en cela elle consiste en une fraction sans dimension qui indique une dilution.

Facteurs

Il est courant de trouver une dilution exprimée, par exemple, comme suit: 1/5, 1/10, 1/100, etc. Qu'est ce que ça signifie? Cela indique simplement que pour obtenir une solution ayant la concentration souhaitée, la solution mère doit être diluée autant de fois que le indique le dénominateur de la fraction indiquée.

Si, par exemple, la dilution 1/5 est utilisée, la solution initiale doit être diluée 5 fois pour obtenir une solution ayant cette concentration. Par conséquent, le nombre 5 est le facteur de dilution. Cela se traduit comme suit: la solution 1/5 est cinq fois plus diluée que la mère.

Comment préparer ladite solution? Si 1 ml de la solution mère est pris, ce volume doit être multiplié par cinq pour que la concentration du soluté soit diluée d'un facteur 1/5. Ensuite, si elle doit être diluée avec de l'eau (comme dans l'exemple de la grenadine), il faut ajouter 4 ml d'eau à 1 ml de cette solution (1 + 4 = 5 ml de volume final V F ).

Ensuite, nous discuterons de la façon de déduire et de calculer le FD.

Comment le facteur de dilution est-il éliminé?

Déduction

Pour préparer une dilution, un volume de solution initiale ou mère est introduit dans une fiole jaugée, où de l'eau est ajoutée jusqu'à ce que la capacité de mesure de la fiole jaugée soit complète.

Dans ce cas, lorsque de l'eau est ajoutée à la fiole jaugée, aucune masse de soluté n'est ajoutée. Ensuite, la masse de soluté ou de solution reste constante:

m i = m f (1)

m i = masse du soluté initial (dans la solution concentrée).

Et m f = masse du soluté final (dans la solution diluée).

Mais, m = V x C. En substituant dans l'équation (1), nous avons:

V i x C i = V f x C f (2)

V i = volume de la mère ou de la solution initiale ayant servi à la dilution.

C i = concentration de la mère ou de la solution initiale.

V f = volume de la solution diluée préparée.

C f = concentration de la solution diluée.

Vous pouvez écrire l'équation 2 de la manière suivante:

C i / C f = V f / V i (3)

Deux expressions valables pour FD

Mais, C i / C f est par définition le facteur de dilution, car il indique les moments où la concentration de la solution mère ou de la solution initiale est supérieure à la concentration de la solution diluée. Par conséquent, il indique la dilution à effectuer pour préparer la solution diluée à partir de la solution mère.

De plus, l'observation de l'équation 3 permet de conclure que la relation V f / V i est un autre moyen d'obtenir le facteur de dilution. C'est-à-dire que n'importe laquelle des deux expressions (C i / C f, V f / V i ) est valide pour le calcul de FD. L'utilisation de l'un ou de l'autre dépendra des données disponibles.

Des exemples

Exemple 1

Une solution de NaCl 0, 3 M a été utilisée pour préparer une solution diluée de NaCl 0, 015 M. Calculez la valeur du facteur de dilution.

Le facteur de dilution est 20. Cela indique que pour préparer la solution diluée de NaCl 0, 015 M, la solution de NaCl 0, 3 M devait être diluée 20 fois:

FD = C i / C f

0, 3 M / 0, 015 M

20

Exemple 2

Sachant que le facteur de dilution est 15: quel volume d’eau aurait dû être ajouté à 5 ml d’une solution de glucose concentrée pour réaliser la dilution souhaitée?

La première étape consiste à calculer le volume de la solution diluée (V f ). Une fois calculé, le volume d'eau ajoutée est calculé pour effectuer la dilution.

FD = V f / V i .

V f = FD x V i

15 x 5 ml

75 ml

Volume d'eau ajouté = 75 ml - 5 ml

70 ml

Ensuite, pour préparer la solution diluée avec un facteur de dilution de 15, on ajoute à 5 ml de la solution concentrée 70 ml d'eau pour compléter le volume final de 75 ml.

Exemple 3

La concentration d'une solution mère de fructose est de 10 g / L. Il est souhaitable d’en préparer une solution de fructose à une concentration de 0, 5 mg / mL. Prendre 20 mL de la solution mère pour faire la dilution: quel devrait être le volume de la solution diluée?

La première étape de la résolution du problème consiste à calculer le facteur de dilution (FD). Une fois obtenu, le volume de la solution diluée sera calculé (V f ).

Mais avant de faire le calcul proposé, il est nécessaire de faire l’observation suivante: il est nécessaire de placer les quantités des concentrations de fructose dans les mêmes unités. Dans ce cas particulier, 10 g / L est égal à 10 mg / mL, cette situation étant illustrée par la transformation suivante:

(mg / mL) = (g / L) x (1 000 mg / g) x (L / 1 000 mL)

Donc:

10 g / l = 10 mg / ml

Poursuivant les calculs:

FD = C i / C f

FD = (10 mg / mL) / (0, 2 mg / mL)

50

Mais comme V f = FD x V i

Vf = 50 x 20 ml

1 000 ml

Ensuite, 20 mL de la solution à 10 g / L de fructose ont été dilués à 1 L d'une solution à 0, 2 g / L.

Exemple 4

Une méthode pour effectuer des dilutions en série sera illustrée. Il existe une solution de glucose à une concentration de 32 mg / 100 ml et on souhaite en préparer par dilution un ensemble de solutions de glucose aux concentrations suivantes: 16 mg / 100 ml, 8 mg / 100 ml, 4 mg / 100 ml. 2 mg / 100 ml et 1 mg / 100 ml.

La procédure

Étiquetez 5 tubes à essai pour chacune des concentrations indiquées dans la déclaration. Dans chacun d’eux, par exemple, 2 ml d’eau sont placés.

Ensuite, dans le tube 1 avec de l'eau, 2 mL de la solution mère sont ajoutés. Le contenu du tube 1 est agité et 2 ml de son contenu sont transférés dans le tube 2. À son tour, le tube 2 est agité et 2 ml de son contenu sont transférés dans le tube 3; procéder de la même manière avec les tubes 4 et 5.

Explication

Au tube 1, on ajoute 2 ml d'eau et 2 ml de la solution mère ayant une concentration en glucose de 32 mg / 100 ml. La concentration finale de glucose dans ce tube est donc de 16 mg / 100 ml.

Au tube 2, on ajoute 2 ml d'eau et 2 ml du contenu du tube 1 avec une concentration de glucose de 16 mg / 100 ml. Ensuite, dans le tube 2, la concentration du tube 1 est diluée 2 fois (FD). La concentration finale de glucose dans ce tube est donc de 8 mg / 100 ml.

Au tube 3, on ajoute 2 ml d'eau et 2 ml du contenu du tube 2, avec une concentration de glucose de 8 mg / 100 ml. Et comme pour les deux autres tubes, la concentration est divisée en deux: 4 mg / 100 mL de glucose dans le tube 3.

Pour les raisons expliquées ci-dessus, la concentration finale en glucose dans les tubes 4 et 5 est respectivement de 2 mg / 100 ml et de 1 mg / 100 ml.

Les FD des tubes 1, 2, 3, 4 et 5, par rapport à la solution mère, sont: 2, 4, 8, 16 et 32, respectivement.