Stężenie procentowe roztworu alkoholu ma kluczowe znaczenie determinujące jego przeznaczenie i możliwości wykorzystania. Dla hobbystów, chcących rozpocząć przygodę z nalewkami i innymi alkoholami umiejętność obliczania wartości jaką jest stężenie procentowe roztworu jest obligatoryjna i nie do ominięcia. Na szczęście, sprawa nie jest tak trudna, jak mogłoby się z pozoru wydawać. Warto zapoznać się z najważniejszymi zasadami i zależnościami dotyczącymi stężenia procentowego.
Zacznijmy od podstaw, stężenie procentowe – definicje
Stężenie procentowe roztworu jest to sposób określenia stężenia substancji w mieszaninie dwóch lub kilki substancji. Najczęściej stężenie procentowe dotyczy roztworów będących płynami – jest to stężenie objętościowe. Określenie stężenie procentowe stosowane jest także do określenia stężenia procentowego masowego, można także obliczyć stężenie procentowe objętościowo-masowe, masowo-objętościowe, molowe i inne.
Wyróżniamy następujący typy stężenia procentowego
- Stężenie procentowe masowe określa podaje ilość gramów substancji rozpuszczonej w 100 g roztworu. Można je także zdefiniować jako stosunkek masy substancji do masy całego roztworu.
- Stężenie procentowe masowo-objętościowe to liczba części masowych substancji jaka przypada na 100 części objętościowych tej mieszaniny. Zwykle jest to ilość gramów na 100 ml roztworu wody lub innej cieczy.
- Stężenie procentowe objętościowo-masowe wyraża się poprzez stosunek objętości mieszaniny do 100 jednostek masy roztworu.
- Steżenie procentowe molowe nie powinno być mylone z inną wartością jakż jest stężenie molowe. To pierwsze jest stosunkiem liczby moli danej substancji do liczby moli całego roztworu. Z kolei stężenie molowe to stosunek liczby moli jednego składnika do objętości roztworu.
Warto wiedzieć, że stężenie procentowe może opisywać różnego typu substancje i mieszaniny. W przypadku produktów zawierających alkohol mamy do czynienia ze stężeniem procentowym objętościowym i to pojęcie zajmie nas na dłużej.
Alkohol i stężenie objętościowe
W przypadku napojów alkoholowych podawane jest stężenie procentowe objętościowe. Tak zwany procent objętościowy to najprościej ujmując ułamek objętościowy. Wyraża się go w procentach, a opisuje nic innego jak stosunek objętości konkretnej substancji (w tym wypadku alkoholu) do objętości całej mieszaniny. Maksymalne stężenie procentowe alkoholu w wodzie wynosi 95,6 % i dostępne jest w sprzedaży jako spirytus rektyfikowany.
Procent objętościowy czyli stężenie procentowe objętościowe stosowane jest w praktyce do wyrażania składu roztworów ciekłych i gazowych. Warto pamiętać, że objętość mieszaniny tylko w wypadku tak zwanego roztworu idealnego będzie równa sumie wszystkich składników. W rzeczywistych warunkach objętość jest niemal zawsze inna niż suma objętości jej składników. Dzieje się tak z powodu zjawiska kontrakcji objętości. Z tego względu przed powstaniem mieszaniny powinno się zmierzyć objętość każdego składnika osobno. Warto znać także masę roztworu oraz masę rozpuszczalnika i substancji rozpuszczonej.
Zauważmy, że objętość każdej substancji może dodatkowo ulegać zmianie. Dzieje się tak pod wpływem różnych czynników, jak ciśnienie czy temperatura. Te fakty należy brać pod uwagę chcąc uzyskać miarodajną wartość stężenia procentowego danej mieszaniny. Wszystkie pomiary powinny być przeprowadzone w jednakowych warunkach.
Jak obliczyć stężenie procentowe spirytusu?
Destylat lub wodny roztwór alkoholu etylowego, który zawiera w przybliżeniu 95% alkoholu nazywamy spirytusem rektyfikowanym. Należy zauważyć, że alkohol etylowy i woda tworzą mieszaninę azeotropową. Stąd wynika maksymalne stężenie, jakie w takiej mieszaninie wody i alkoholu można uzyskać. Wynosi ono dokładnie 95,6% i jest to wartość stężenia procentowego objętościowego. Warto o tym wiedzieć i mieć świadomość, że 95 procentowy alkohol rektyfikowany jest alkoholem o najwyższym możliwym stężeniu. W tej mieszaninie 95% objętości stanowi alkohol, a pozostałe 5% woda.
Niemniej, nie zawsze wiadomo od razu, jakie stężenie procentowe ma alkohol. W przypadku czystych i mocnych alkoholi jak wódka, bimber czy spirytus obliczenie wartości jakie ma ich stężenie procentowe nie powinno stanowić problemu. Nie ma potrzeby przeprowadzania działań matematycznych, wystarczy skorzystać z prostego urządzenia, które wskaże jakie jest stężenie procentowe konkretnej mieszaniny.
Alkoholomierz i jego zastosowanie
Alkoholomierz, bo o nim mowa, pokazuje najbardziej precyzyjne wskazania przy substancjach o temperaturze 20 stopni C. Dzięki niemu można dowiedzieć się i potwierdzić informacje handlowe dotyczące tego ile wynosi procentowość danego alkoholu. Tak jak przy każdym urządzeniu, także w przypadku alkoholomierza konieczna jest kalibracja.
Warto potwierdzić prawidłowość wskazania testując alkoholomierz w cieczach, co do których stężenia procentowego mamy pewność. Najlepiej sprawdzić czy wskazania alkoholomierza są prawidłowe z pomocą czystej wody i w spirytusie rektyfikowanym. W pierwszym wypadku wartość powinna wynosić 0%, w drugim 95%.
Jeśli interesuje Cię zakup sprawdzonego alkoholomierza, sprawdź ofertę akcesoriów do destylacji sklepu Królestwo Mocy.
Jak obliczyć ilość alkoholu w nalewce?
Alkoholomierz nie wystarczy w sytuacji, kiedy musimy obliczyć stężenie procentowe mieszaniny niejednorodnej. Takiej jak na przykład nalewki. Nalewka jest mieszaniną, w której poza takim składnikami jak woda i alkohol występują także soki, przyprawy i inne składniki. Wpływają one na zmianę wartości jaką będzie miało stężenie procentowe roztworu otrzymanego zgodnie z recepturą na konkretną nalewkę.
Jedną z metod na obliczenie lub potwierdzenie procentowości nalewki jest proces destylacji. Destylując określoną część nalewki jesteśmy w stanie określić jej stężenie procentowe. Nie jest to jednak proces łatwy, wymaga specjalistycznego sprzętu i powoduje utratę części nalewki. Co w przypadku niewielkich ilości specjalnie przygotowanego alkoholu jest szczególnie nieopłacalne.
Na szczęście nie jest to jedyna metoda aby obliczyć stężenie procentowe roztworu. Z pomocą przyjdzie nam wiedza zdobyta w szkole. Zapewne każdy z nas kiedyś uczył się tego wzoru. Chcąc obliczyć stężenie procentowe nalewki, bądź innego, niejednorodnego trunku warto sobie tę wiedzę odświeżyć. Przed przystąpieniem do skomplikowanych obliczeń warto sobie jednak zadać pytanie, dlaczego warto znać stężenie procentowe nalewki i dlaczego ma ono znaczenie.
O nalewkach słów kilka
Nalewka to roztwór alkoholowy przygotowywany zarówno w celach kulinarnych jak i leczniczych. Nalewka to wyciąg alkoholowy, który można otrzymać z rozmaitych ziół, kwiatów, owoców, czy korzeni oraz oczywiście z wody. Receptur na nalewki jest tak wiele jak osób, które zajmują się wytwarzaniem nalewek. Warto podkreślić, że alkohol pełni w nalewkach ważną funkcję: wydobywa z nich składniki aktywne, pełni także rolę konserwantu.
Stężenie procentowe roztworu nalewki może się różnić. Wiele zależy od receptury, a przede wszystkim od składników, z których przyrządza się nalewką. Dla przykładu stężenie procentowe popularnej malinówki wynosi zaledwie 30%. Nieco więcej stężenie leczniczej nalewki z miodu, które wynosi 40%. Stężenie procentowe roztworu o wartości 40-45% jest najczęściej spotykanym. Takie stężenie procentowe poleca się między innymi do takich nalewek jak:
- czosnówka, doskonała na infekcje górnych dróg oddechowych,
- imbirówka, rozgrzewająca i podnosząca odporność,
- orzechówka, pomagająca na problemy żołądkowe.
Możemy spotkać także nalewki zawierające więcej alkoholu. Nalewka z aronii może mieć stężenie procentowe wynoszące nawet 60%, podobne stężenie procentowe ma włoskie limoncello, które także można przygotować samodzielnie w domu.
Niezależnie od receptury, przy każdej nalewce konieczne jest określenie jakie powinna mieć stężenie procentowe. Alkohol w nalewkach przejmuje i wzmacnia działanie zastosowanych składników. Spotkać możemy nalewki bardzo słabe, zawierające 25% alkoholu, z kolei najsilniejsze mogą zawierać nawet 70% alkoholu. Przyjmuje się, że im wyższe stężenie procentowe roztworu, tym silniej działa mikstura. Niemniej, nalewki mające niższe stężenie procentowe można pić częściej i w nieco większych ilościach.
Jak obliczyć stężenie procentowe roztworu
Stężenie procentowe roztworu otrzymanego zgodnie z recepturą na nalewkę jest świetnym przykładem na to, że wiedza zdobyta w szkole może się przydać w codziennym życiu. Zajmując się produkcją nalewek, warto odświeżyć sobie szkolną wiedzę i szkolne zadania wprowadzić w życie. Stężenia procentowe roztworu dwóch cieczy oblicza się według wzoru:
Cp=100%*(m1*Cp1+m2*Cp2)/(m1+m2)
Cp1, Cp2 to stężenie procentowe roztworów, a m1 i m2 to ilość roztworów. Aby obliczyć całościowe stężenie procentowe roztworu należy pomnożyć procentowość razy ilość każdego z płynnych składników (może być podana w mililitrach lub gramach), następnie dodajemy otrzymane wartości, a na koniec dzielimy masę czystego alkoholu przez masę całościową. W ten sposób otrzymamy stężenie procentowe, czyli innymi słowy poznamy moc roztworu dwóch płynów. Z pomocą tego wzoru możemy obliczyć moc nalewki.
Zwykle Cp1 i Cp2 to wartości, które znamy. Cp1 to ilość dodanej do nalewki wody lub soku, których stężenie procentowe wynosi 0%. Z kolei Cp2 to alkohol. Jego moc można odczytać z etykiety lub zmierzyć alkoholomierzem. W przypadku nalewek będących mieszaniną większej ilości substancji końcowe Cp oblicza się analogicznie.
Ile procent będzie miała nalewka – przykładowe obliczenia
Wzory chemiczne mają to do siebie, że nie pobudzają wyobraźni. Zawsze warto zobaczyć, jak z pomocą wzoru dokonywane są obliczenia na realnym przykładzie. Załóżmy, że receptura przygotowania nalewki zakłada wykorzystanie następujących składników płynnych:
- 10 ml wódki 40%,
- 50 ml spirytusu 95%,
- 100 ml wody.
Obliczając stężenie procentowe roztworu otrzymanego według receptury nie interesuje nas masa roztworu ani masa substancji. Nie jest istotne ile i jakich ziół czy owoców zostało dodanych do roztworu. Stężenie procentowe w tym wypadku zależne jest od objętości cieczy i na tych wartościach skupiamy się przy obliczeniach.
Aby obliczyć Cp należy określić następujące wartości:
- m1=10 ml,
- m2=50 ml,
- m3=100 ml,
z kolei:
- Cp1=40%,
- Cp2=95%,
- Cp3=0%.
Kolejno obliczamy:
- m1*Cp1=10ml*40%=100*0.4=4ml,
- m2*Cp2=50ml*95%=50*0.95=47,5ml,
- m3*Cp3=100ml*0%=0ml.
Sumujemy wartości i otrzymujemy ilość czystego alkoholu, która wynosi 51,5ml.
Następnie sumujemy objętość płynów m1+m2+m3=10ml+50ml+100ml=160ml.
I na koniec: Cp=100%*51,5ml/160ml=32%. Stężenie procentowe w tym wypadku wynosi 32%.
Przygotowując nalewki i inne domowe alkohole poza znajomością podstaw chemii i matematyki pomocna jest znajomość sprawdzonych receptur. Przygotowanie nalewki najwyższej przy użyciu nawet najlepszych składników wymaga odpowiedniej aparatury. Użycie zestawów do destylacji alkoholu, dostępnych w sklepie Królestwo Mocy z pewnością sprawi, że wytwarzane alkohole zdobędą nową, wyśmienitą jakość.
