Концентрация

Чтобы узнать о других значениях, см. Концентрация (значения) .

В химии компонента , концентрация — это содержание деленное на общий объем смеси. Можно выделить несколько типов математического описания: массовую концентрацию , молярную концентрацию , числовую концентрацию и объемную концентрацию . Концентрация может относиться к любому виду химической смеси, но чаще всего относится к растворенным веществам и растворителям в растворах . Молярная (количественная) концентрация имеет варианты, такие как нормальная концентрация и осмотическая концентрация . Разбавление – это уменьшение концентрации, например, путем добавления растворителя в раствор. Глагол «сосредоточиться» означает «увеличить концентрацию», в противоположность слову «разбавлять».

Этимология

Concentration- , concentratio , действие или акт объединения в одном месте, приведение к общему центру, использовалось в постклассической латыни в 1550 году или ранее, аналогичные термины засвидетельствованы в итальянском (1589), испанском (1589), английском языках. (1606 г.), французский (1632 г.).

Качественное описание

Эти стекла, содержащие красный краситель, демонстрируют качественные изменения концентрации. Растворы слева более разбавлены по сравнению с более концентрированными растворами справа.

Часто на неофициальном, нетехническом языке концентрация описывается качественно посредством использования таких прилагательных, как «разбавленный» для растворов относительно низкой концентрации и «концентрированный» для растворов относительно высокой концентрации. Чтобы сконцентрировать раствор, необходимо добавить больше растворенного вещества (например, спирта) или уменьшить количество растворителя (например, воды). Напротив, чтобы разбавить раствор, необходимо добавить больше растворителя или уменьшить количество растворенного вещества. Если два вещества не смешиваются , существует концентрация, при которой никакое другое растворенное вещество не растворяется в растворе. В этот момент раствор называется насыщенным . Если к насыщенному раствору добавить дополнительное растворенное вещество, оно не растворится, за исключением определенных обстоятельств, когда может возникнуть пересыщение . Вместо этого разделение фаз произойдет , что приведет к сосуществованию фаз, либо полностью разделенных, либо смешанных в виде суспензии . Точка насыщения зависит от многих переменных, таких как температура окружающей среды и точная химическая природа растворителя и растворенного вещества.

Концентрации часто называют уровнями , отражая мысленную схему уровней на вертикальной оси графика высокими , которые могут быть или низкими (например, «высокие сывороточные уровни билирубина» — это концентрации билирубина в сыворотке крови , превышающие норму). ).

Количественные обозначения

Есть четыре величины, которые описывают концентрацию:

Массовая концентрация

Основная статья: Массовая концентрация (химия)

Массовая концентрация $\rho _{i}$ определяется как масса компонента $m_{i}$ разделить на объем смеси $V$:

$\rho _{i}={\frac {m_{i}}{V}}.$

Единица СИ — кг/м. ³ (равен г/л).

Молярная концентрация

Основная статья: Молярная концентрация

Молярная концентрация $c_{i}$ определяется как количество составляющих $n_{i}$ (в молях) разделить на объем смеси $V$:

$c_{i}={\frac {n_{i}}{V}}.$

Единица СИ — моль/м. ³ . Однако чаще всего единицей измерения моль/л (= моль/дм ³ ) используется.

Числовая концентрация

Основная статья: Численная концентрация

Числовая концентрация $C_{i}$ определяется как количество субъектов, входящих в состав $N_{i}$ в смеси, разделенное на объем смеси $V$:

$C_{i}={\frac {N_{i}}{V}}.$

Единица СИ — 1/м. ³ .

Объемная концентрация

Объемная концентрация $\sigma _{i}$ (не путать с объемной долей ) определяется как объем составляющей $V_{i}$ разделить на объем смеси $V$:

$\sigma _{i}={\frac {V_{i}}{V}}.$

Будучи безразмерным, он выражается числом, например, 0,18 или 18%; его единица равна 1.

В английской литературе, похоже, нет стандартных обозначений.Письмо $\sigma _{i}$ использованное здесь является нормативным в немецкой литературе (см. Объемная концентрация ).

Сопутствующие количества

Для описания состава смеси можно использовать и несколько других величин. Их не следует называть концентрациями.

Нормальность

Основная статья: Нормальность (химия)

Нормальность определяется как молярная концентрация $c_{i}$ разделить на коэффициент эквивалентности $f_{\mathrm {eq} }$. Поскольку определение коэффициента эквивалентности зависит от контекста (какая реакция изучается), Международный союз теоретической и прикладной химии и Национальный институт стандартов и технологий не рекомендуют использовать нормальность.

Моляльность

Основная статья: Молальность

Не путать с молярностью .

Моляльность раствора $b_{i}$ определяется как количество составляющих $n_{i}$ (в молях) разделить на массу растворителя $m_{\mathrm {solvent} }$ ( не масса раствора):

$b_{i}={\frac {n_{i}}{m_{\mathrm {solvent} }}}.$

Единицей моляльности в системе СИ является моль/кг.

Мольная доля

Основная статья: Мольная доля

Мольная доля $x_{i}$ определяется как количество составляющих $n_{i}$ (в молях) разделить на общее количество всех компонентов смеси $n_{\mathrm {tot} }$:

$x_{i}={\frac {n_{i}}{n_{\mathrm {tot} }}}.$

Единица СИ — моль/моль. Однако устаревшее обозначение «части на единицу» часто используется для описания малых мольных долей.

Молярное соотношение

Основная статья: Пропорции смешивания

Мольное соотношение $r_{i}$ определяется как количество составляющих $n_{i}$ разделить на общее количество всех остальных компонентов смеси:

$r_{i}={\frac {n_{i}}{n_{\mathrm {tot} }-n_{i}}}.$

Если $n_{i}$ намного меньше, чем $n_{\mathrm {tot} }$, мольное отношение практически идентично мольной доле.

Единица СИ — моль/моль. Однако устаревшее обозначение «части на единицу» часто используется для описания небольших мольных соотношений.

Массовая доля

Основная статья: Массовая доля (химия)

Массовая доля $w_{i}$ представляет собой долю одного вещества с массой $m_{i}$ к массе всей смеси $m_{\mathrm {tot} }$, определяемый как:

$w_{i}={\frac {m_{i}}{m_{\mathrm {tot} }}}.$

Единица СИ — кг/кг. Однако устаревшее обозначение «части на единицу» часто используется для описания небольших массовых долей.

Соотношение масс

Основная статья: Пропорции смешивания

Соотношение масс $\zeta _{i}$ определяется как масса компонента $m_{i}$ разделить на общую массу всех остальных компонентов смеси:

$\zeta _{i}={\frac {m_{i}}{m_{\mathrm {tot} }-m_{i}}}.$

Если $m_{i}$ намного меньше, чем $m_{\mathrm {tot} }$, массовое соотношение практически идентично массовой доле.

Единица СИ — кг/кг. Однако устаревшее обозначение «части на единицу» часто используется для описания небольших соотношений масс.

Зависимость от объема и температуры

Концентрация зависит от изменения объема раствора в зависимости от температуры, главным образом из-за теплового расширения .

Таблица концентраций и соответствующих количеств

Тип концентрации	Символ	Определение	И объединились	другой блок(ы)
массовая концентрация	$\rho _{i}$ или $\gamma _{i}$	$m_{i}/V$	кг/м 3	г/100 мл (= г/дл)
молярная концентрация	$c_{i}$	$n_{i}/V$	моль/м 3	М (= моль/л)
числовая концентрация	$C_{i}$	$N_{i}/V$	1/м 3	1/см 3
объемная концентрация	$\sigma _{i}$	$V_{i}/V$	м 3 /м 3
Сопутствующие количества	Символ	Определение	И объединились	другой блок(ы)
нормальность		$c_{i}/f_{\mathrm {eq} }$	моль/м 3	М (= моль/л)
моляльность	$b_{i}$	$n_{i}/m_{\mathrm {solvent} }$	моль/кг	м
мольная доля	$x_{i}$	$n_{i}/n_{\mathrm {tot} }$	моль/моль	ppm, ppm, ppt
мольное соотношение	$r_{i}$	$n_{i}/(n_{\mathrm {tot} }-n_{i})$	моль/моль	ppm, ppm, ppt
массовая доля	$w_{i}$	$m_{i}/m_{\mathrm {tot} }$	кг/кг	ppm, ppm, ppt
соотношение масс	$\zeta _{i}$	$m_{i}/(m_{\mathrm {tot} }-m_{i})$	кг/кг	ppm, ppm, ppt
объемная доля	$\phi _{i}$	$V_{i}/\sum _{j}V_{j}$	м 3 /м 3	ppm, ppm, ppt

См. также

• Коэффициент разбавления – изменение концентрации при смешивании двух жидкостей.
• Концентрация дозы – соотношение части смеси ко всему. Страницы с краткими описаниями целей перенаправления.
• Серийное разведение - поэтапное разведение вещества в растворе.
• Проблема со смешиванием вина и воды
• Стандартное состояние § Растворенные вещества

Внешние ссылки

• СМИ, связанные с концентрацией (химией) на Викискладе?