Rozcieńczenia etanolu

Uwaga!
Podczas mieszania etanolu z wodą zachodzi zjawisko kontrakcji, w wyniku którego np. z 1 litra wody i 1 litra 96% alkoholu
nie otrzymamy 2 litrów słabszego roztworu alkoholu, a jedynie 1,7 - 1,8 litra. 

TABELA 1
Części WAGOWE etanolu i wody, które należy zmieszać, aby otrzymać roztwory o zawartości od 30% do 90% etanolu
Stężenie etanolu z którego
będzie sporządzana mieszanina
(% obj.)
30% 40% 50% 60% 70% 80% 90%
EtOH woda EtOH woda EtOH woda EtOH woda EtOH woda EtOH woda EtOH woda
96 1 2,82 1 1,82 1 1,21 1 0,80 1 0,50 1 0,28 1 0,09
90 1 2,48 1 1,57 1 1,02 1 0,64 1 0,37 1 0,17 - -
85 1 2,23 1 1,39 1 0,87 1 0,52 1 0,27 1 0,08 - -
80 1 1,99 1 1,21 1 0,73 1 0,41 1 0,18 - - - -
75 1 1,75 1 1,04 1 0,60 1 0,30 1 0,09 - - - -
70 1 1,54 1 0,87 1 0,47 1 0,20 - - - - - -
65 1 1,32 1 0,72 1 0,35 1 0,10 - - - - - -
60 1 1,12 1 0,56 1 0,23 - - - - - - - -
55 1 0,92 1 0,42 1 0,11 - - - - - - - -
50 1 0,72 1 0,27 - - - - - - - - - -
45 1 0,54 1 0,14 - - - - - - - - - -
40 1 0,35 - - - - - - - - - - - -
35 1 0,18 - - - - - - - - - - - -
Źródło: Farmakopea Polska VI

TABELA 2
Części OBJĘTOŚCIOWE etanolu i wody, które należy zmieszać, aby otrzymać roztwory o zawartości od 30% do 90% etanolu
Stężenie etanolu z którego
będzie sporządzana mieszanina
(% obj.)
30% 40% 50% 60% 70% 80% 90%
EtOH woda EtOH woda EtOH woda EtOH woda EtOH woda EtOH woda EtOH woda
96 1 2,27 1 1,46 1 0,97 1 0,64 1 0,40 1 0,22 1 0,07
90 1 2,06 1 1,30 1 0,85 1 0,54 1 0,31 1 0,14 - -
85 1 1,89 1 1,18 1 0,74 1 0,44 1 0,23 1 0,07 - -
80 1 1,71 1 1,04 1 0,63 1 0,35 1 0,15 - - - -
75 1 1,54 1 0,91 1 0,53 1 0,26 1 0,08 - - - -
70 1 1,37 1 0,78 1 0,42 1 0,18 - - - - - -
65 1 1,19 1 0,64 1 0,31 1 0,09 - - - - - -
60 1 1,02 1 0,52 1 0,21 - - - - - - - -
55 1 0,85 1 0,38 1 0,10 - - - - - - - -
50 1 0,68 1 0,26 - - - - - - - - - -
45 1 0,51 1 0,13 - - - - - - - - - -
40 1 0,34 - - - - - - - - - - - -
35 1 0,17 - - - - - - - - - - - -


TABELA 3
Gęstość roztworu etanolu z wodą w temp. 20oC
(wybór wartości)
Gęstość
(g/cm3)
% wagowy
(% m/m)
% objętościowy
(% V/V)
g/dm3
0,998200,000,000,00
0,991063,985,0039,44
0,989345,036,3049,76
0,984718,0110,0078,88
0,981899,9712,4097,89
0,9789712,0915,00118,36
0,9767913,7417,00134,21
0,9751714,9718,50145,98
0,9735616,2120,00157,81
0,9686619,9624,50193,34
0,9681020,3825,00197,30
0,9622124,6130,00236,80
0,9615925,0330,50240,69
0,9555928,9135,00276,26
0,9537230,0436,50286,50
0,9480533,3040,00315,70
0,9449335,0041,90330,73
0,9395437,8045,00355,15
0,9351440,0047,40374,06
0,9301442,4350,00394,66
0,9247344,9852,70415,94
0,9199647,1855,00434,04
0,9137550,0157,90456,97
0,9091152,0960,00473,56
0,9025455,0062,90496,40
0,8976557,1565,00513,01
0,8912059,9567,70534,27
0,8855662,3970,00552,50
0,8795264,9772,40571,42
0,8727967,8275,00591,93
0,8677569,9476,90606,90
0,8592773,4880,00631,39
0,8556274,9981,30641,63
0,8448579,4085,00670,81
0,8433580,0185,50674,76
0,8308285,0289,50706,36
0,8291885,6690,00710,28
0,8177690,0593,30736,39
0,8113892,4195,00749,80
0,8074293,8496,00757,68
0,8041295,0196,80763,99
0,78924100,00100,00789,24
Źródło: Farmakopea Polska VII tom I


Jak korzystać z tabel

Stężenie etanolu w napojach alkoholowych podaje się zazwyczaj w procentach objętościowych, oznaczonych jako "% obj.", "% vol" czy " v/v".
Z powyższej tabeli można odczytać, że dla stężenia objętościowego 40% odpowiada stężenie wagowe 33,38%, czyli w 100 g roztworu 40% (v/v) znajduje się 33,38 g etanolu.

Przykłady obliczeń

1. Aby obliczyć objętość otrzymanego bardziej rozcieńczonego roztworu etanolu (np. 40% obj.) z roztwóru o wyższym stężeniu (np. 96%).

(a) z Tabeli 2 wynika, że trzeba zmieszać jedną objętość roztworu o stężeniu 96% obj. z 1,46 częściami wody, czyli mieszamy np. 1 dm3 spirytusu z (1 x 1,46) dm3 wody; uzyskujemy roztwór o stężeniu 40% obj;
(b) obliczamy masę otrzymanego roztworu - z Tabeli 3 odczytujemy gęstość 96% roztworu (0,80742 g/cm3) i mnożymy przez objętość, czyli 0,80742 g/cm3 x 1000 cm3 (bo tyle mieliśmy roztworu 96%) = 807,42 g
do tego dodajemy masę dodanej wody, czyli 1,46 dm3 * 1 g/cm3 = 1460 g
zatem masa uzyskanego roztworu 40% wynosi 807,42 g + 1460 g = 2267,42 g;
(c) z Tabeli 3 odczytujemy gęstość roztworu 40% obj. czyli 0,94805 g/cm3 i obliczamy objętość uzyskanego roztworu dzieląc masę roztworu 40% obj. przez jego gęstość: 2267,42 g / 0,94805 g/cm3 = 2391 cm3 = 2,39 dm3
Jak widać zaszła kontrakcja, i zamiast oczekiwanych 1 + 1,46 = 2,46 dm3 uzyskaliśmy tylko 2,39 dm3

2. Jaka objętość roztworu o wyższym stężeniu (np. 96% obj.) jest potrzebna, aby uzyskać 2 litry roztworu o niższym stężeniu (np. 40% obj.).

(a) z czwartej kolumny Tabeli 3 odczytujemy ile czystego etanolu będzie zawierał roztwór o niższym stężeniu (40% obj.) czyli 2000 cm3 * 315,7 g/cm3 = 631,4 g etanolu
(b) z Tabeli 3 odczytujemy gęstość dla roztworu o stężeniu 96% obj. - 0,80742 g/cm3
(c) ilość czystego etanolu jest taka sama w obu roztworach, zatem znając masę czystego etanolu oraz gęstość roztworu o wyższym stężeniu, obliczamy jego objętość:
631,4 g / 0,80742 g/cm3 = 782 cm3 czyli do naczynia trzeba wlać 0,782 dm3 roztworu o stężeniu 96% obj. i dopełnić wodą do objętości 2 dm3.


Powyższe obliczenia są czysto teoretyczne i nie można oczekiwać, że wyniki obliczeń będą się pokrywały z rzeczywistymi wynikami z dokładnością do drugiego miejsca po przecinku. ;)