Keverék koncentrációja

Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték tapasztalt közreműködők, és jelentősen eltérhet a 2021. május 2-án felülvizsgált verziótól ; az ellenőrzéshez 31 szerkesztés szükséges .

A keverék komponensének koncentrációja vagy aránya olyan mennyiség, amely mennyiségileg jellemzi egy komponens tartalmát a teljes keverékhez viszonyítva. Az IUPAC terminológia egy komponens koncentrációja alatt négy mennyiséget ért: a komponens moláris vagy számszerű mennyiségének, tömegének vagy térfogatának arányát kizárólag az oldat térfogatához [1] (tipikus mértékegységek a mol). /l, l −1 , g/l, és egy dimenzió nélküli mennyiség ). Az IUPAC komponens részesedését három hasonló mennyiség – tömeg, térfogat vagy anyagmennyiség – egyikének dimenzió nélküli arányának nevezzük. [2] A mindennapi életben azonban a "koncentráció" kifejezést használhatjuk azokra a frakciókra is, amelyek nem térfogatarányok, valamint az IUPAC által nem leírt arányokra. Mindkét kifejezés bármilyen keverékre alkalmazható, beleértve a mechanikus keverékeket is, de leggyakrabban habarcsokra alkalmazzák .

A matematikai leírásnak többféle típusa különböztethető meg: tömegkoncentráció, moláris koncentráció, részecskekoncentráció és térfogatkoncentráció [3] .

Tömegtört

meghatározás	Egy komponens tömeghányada az alkatrész tömegének az összes komponens tömegéhez viszonyított aránya.
kijelölés	$w$ — az IUPAC ajánlásai szerint [4] . $\omega$ - gyakrabban az orosz nyelvű irodalomban. A szakirodalomban: ${\bar {x))$ - a folyékony keverék tömeghányadára ${\bar {y))$ - a gázelegy tömeghányadára
egységek	részvény, tömegszázalék (tömeg%-ban kifejezve szorozza meg a megadott kifejezést 100%-kal)
képlet	$\omega _{\mathrm {B} }={\frac {m_{\mathrm {B} }}{m}}$ ahol: ω B a B komponens tömeghányada m B a B komponens tömege; $m$ a keverék összes komponensének össztömege.

A bináris oldatokban gyakran egy az egyhez ( funkcionális ) összefüggés van az oldat sűrűsége és koncentrációja között (adott hőmérsékleten). Ez lehetővé teszi a fontos oldatok koncentrációjának gyakorlati meghatározását sűrűségmérővel ( alkoholmérő , szachariméter , laktométer ). Egyes hidrométerek nem sűrűségértékeket, hanem közvetlenül az oldat koncentrációját ( alkohol , tejzsír , cukor) mérik. Nem szabad megfeledkezni arról, hogy egyes anyagok esetében az oldat sűrűségi görbéjének maximuma van, ebben az esetben két mérést végeznek: közvetlen és az oldat enyhe hígításával.

Gyakran a koncentráció kifejezésére (például kénsav az akkumulátor elektrolitjában ) egyszerűen a sűrűségüket használják. Elterjedtek a hidrométerek ( sűrűségmérők , sűrűségmérők ) , amelyeket az anyagok oldatainak koncentrációjának meghatározására terveztek .

Térfogattört

meghatározás	Térfogathányad - a komponens térfogatának aránya a komponensek térfogatának összegéhez keverés előtt.
kijelölés	$\phi _{\mathrm {B} }$
egységek	egy egység töredékei % vol (Az IUPAC nem javasolja további címkék hozzáadását a % jel után)
képlet	${\displaystyle \phi _{\mathrm {B} }={\frac {V_{\mathrm {B} }}{\sum V_{i))))$ , ahol: $\phi _{\mathrm {B} }$ a B komponens térfogathányada, V B a B komponens térfogata; ${\displaystyle \sum V_{i))$ - az összes komponens térfogatának összege keverés előtt.

Folyadékok keverésekor azok össztérfogata csökkenhet, ezért nem szabad a komponensek térfogatának összegét a keverék térfogatával helyettesíteni.

Mint fentebb említettük, vannak olyan hidrométerek , amelyek bizonyos anyagok oldatainak koncentrációjának meghatározására szolgálnak. Az ilyen hidrométereket nem a sűrűség, hanem közvetlenül az oldat koncentrációja szerint osztják be. Az etil-alkohol szokásos oldataihoz , amelyek koncentrációját általában térfogatszázalékban fejezik ki, az ilyen hidrométereket alkoholmérőknek vagy andrométereknek nevezik .

Molaritás ( moláris térfogatkoncentráció )

Moláris koncentráció (molaritás, molaritás [5] )

meghatározás	A molaritás egy komponens anyagmennyisége (mólszáma) a keverék térfogategységére vonatkoztatva.
kijelölés	Az IUPAC ajánlása szerint vagy betűvel van jelölve , ahol B az az anyag, amelynek koncentrációja van feltüntetve. [6] $c$ $[B]$
egységek	Az SI rendszerben - mol / m³ A gyakorlatban gyakrabban - mol / l vagy mmol / l. A "molaritásban" kifejezést is használják. Talán egy másik megnevezése a moláris koncentrációnak, amelyet általában M-vel jelölnek. Tehát a 0,5 mol / l koncentrációjú oldatot 0,5 molárisnak nevezik, írja be "0,5 M". Megjegyzés: a „mol” a szám után van írva, ahogy a „cm”, „kg” stb. is a szám után, esetenkénti csökkenés nélkül.
képlet	${c_{\mathrm {B} }}={\frac {n_{\mathrm {B} }}{V}}$ , ahol: ${\displaystyle n_{\mathrm {B} ))$ az összetevő anyag mennyisége , mol; V a keverék teljes térfogata, l

Normál koncentráció ( moláris ekvivalens koncentráció , " normalitás ")

Normál koncentráció ( moláris egyenérték koncentráció , " normalitás " )

meghatározás	Normál koncentráció - egy adott anyag egyenértékeinek száma 1 liter keverékben.
kijelölés	$C_{N}(B)$ . _ $C_{H}(B)$ $c(f_{eq}~\mathrm {B} )$
egységek	A normál koncentrációt mol-eq/l-ben vagy g-eq/l-ben fejezzük ki (mólekvivalens). Az „ n ” vagy „ N ” rövidítések az ilyen oldatok koncentrációjának rögzítésére szolgálnak. Például egy 0,1 mol-egyenértéket tartalmazó oldatot decinormálisnak nevezünk, és 0,1 n -ként írjuk le .
képlet	$c(f_{eq}~\mathrm {B} )=c{\big (}(1/z)~\mathrm {B} {\big )}=z\cdot c_{\mathrm {B} }=z\cdot {\frac {n_{\mathrm {B} }}{V}}={\frac {1}{f_{eq}}}\cdot {\frac {n_{\mathrm {B} } }{V}}$ , ahol: ${\displaystyle n_{\mathrm {B} ))$ az összetevő anyag mennyisége , mol; $V$ - a keverék teljes térfogata, liter; $z$ az ekvivalenciaszám ( ekvivalenciafaktor ). $f_{{eq}}=1/z$

A normál koncentráció eltérhet attól a reakciótól függően, amelyben az anyag részt vesz. Például a H 2 SO 4 egy mólos oldata egy normál, ha lúggal reagál, és kálium-hidrogén-szulfát KHSO 4 képződik , és két normál, ha K 2 SO 4 képződik .

Mól ( moláris ) frakció

meghatározás	Móltört - egy adott komponens mólszámának az összes komponens móljainak számához viszonyított aránya.
kijelölés	Az IUPAC azt javasolja, hogy a móltörtet betűvel jelöljük (és gázoknál - ) [7] , a szakirodalomban is vannak , jelölések . $x$ $y$ $\chi$ $x$
egységek	Egység vagy mol % töredékei (az IUPAC nem javasolja további címkék hozzáadását a % jel után)
képlet	$x_{\mathrm {B} }={\frac {n_{\mathrm {B} }}{\sum n_{i}}}$ , ahol: $x_{\mathrm {B} }$ a B komponens mólaránya; ${\displaystyle n_{\mathrm {B} ))$ a B komponens mennyisége, mol; $\sum n_{i}$ az összes komponens mennyiségének összege.

A móltört felhasználható például a levegő szennyezettségi szintjének számszerűsítésére, miközben gyakran milliomodrészben ( ppm - az angol rész per millióból ) fejezik ki. Más dimenzió nélküli mennyiségekhez hasonlóan azonban a félreértések elkerülése érdekében meg kell adni azt a mennyiséget, amelyre a feltüntetett érték vonatkozik.

Molalitás ( moláris koncentráció , moláris koncentráció )

Moláris koncentráció (molalitás, [5] moláris koncentráció)

meghatározás	A moláris koncentráció (molalitás, [5] moláris tömegkoncentráció) az oldott anyag mennyisége (mólszám) 1000 g oldószerben.
kijelölés	$m$ Megjegyzés: hogy ne keverjük össze a tömeggel, azokban a képletekben, ahol molalitást használunk, a tömeget a következőképpen jelöljük $g$
egységek	mol/kg. A "molalitás" kifejezés is gyakori. Tehát a 0,5 mol/kg koncentrációjú oldatot 0,5 mol -nak nevezzük .
képlet	${m_{\mathrm {B} }}={\frac {n_{\mathrm {B} }}{m_{\mathrm {A} }}}$ , ahol: ${\displaystyle n_{\mathrm {B} ))$ - az oldott anyag mennyisége , mol ; ${\displaystyle m_{\mathrm {A} ))$ az oldószer tömege, kg.

Különös figyelmet kell fordítani arra, hogy az elnevezések hasonlósága ellenére a moláris koncentráció és a molalitás eltérő érték. Először is, a moláris koncentrációval ellentétben, amikor a koncentrációt molalitásban fejezzük ki, a számítás az oldószer tömegére , és nem az oldat térfogatára vonatkozik. A molalitás a moláris koncentrációtól eltérően nem függ a hőmérséklettől.

Tömegkoncentráció (titer)

meghatározás	A tömegkoncentráció az oldott anyag tömegének és az oldat térfogatának aránya.
kijelölés	$\gamma$ vagy - az IUPAC [8] ajánlása alapján . $\rho$ $T$ — az analitikai kémiában
egységek	részvény, tömegszázalék (tömeg%-ban kifejezve szorozza meg a megadott kifejezést 100%-kal)
képlet	$\rho _{\mathrm {B} }={\frac {m_{\mathrm {B} }}{V}}$ . ahol: ${\displaystyle m_{\mathrm {B} ))$ az oldott anyag tömege; $V$ az oldat teljes térfogata;

Az analitikai kémiában az oldott vagy analit anyag titerének fogalmát használják (betűvel jelölve ). $T$

Részecskekoncentráció

meghatározás	A részecskék koncentrációja az N részecskék számának a V térfogathoz viszonyított aránya , amelyben elhelyezkednek
kijelölés	$C$ - az IUPAC [9] ajánlása alapján . ugyanakkor a megnevezés is gyakori (nem tévesztendő össze az anyag mennyiségével). $n$
egységek	m -3 - az SI rendszerben , 1/l
képlet	$C_{\mathrm {B} }={\frac {N_{\mathrm {B} }}{V}}={\frac {n_{\mathrm {B} }\cdot N_{\mathrm {A } }}{V}}=c_{\mathrm {B} }\cdot N_{\mathrm {A} }$ , ahol: $N_{\mathrm {B} }$ a részecskék száma, $V$ - hangerő, ${\ce {n_{\mathrm {B} }}}$ a B anyag mennyisége, $N_{\mathrm {A} }$ az Avogadro állandó , $c_{\mathrm {B} }$ a B moláris koncentrációja.

Súly-térfogat (tömeg-térfogat) százalékok

Néha előfordul az úgynevezett "tömeg-térfogat százalék" [10] használata, amely egy anyag tömegkoncentrációjának felel meg, ahol a g/(100 ml) mértékegységet százalékos helyettesíti. Ezt a kifejezési módot alkalmazzák például a spektrofotometriában , ha az anyag moláris tömege ismeretlen, vagy ha a keverék összetétele ismeretlen, valamint hagyományosan a gyógyszerkönyvi elemzésben is. [11] Érdemes megjegyezni, hogy mivel a tömeg és a térfogat mérete eltérő, a százalékos arányok használata formailag helytelen. Ezenkívül a Nemzetközi Súly- és Mértékiroda [12] és az IUPAC [13] nem javasolja további címkék (például „% (m/m)” a tömeghányad jelölésére) hozzáadását a mértékegységekhez.

A koncentráció kifejezésének egyéb módjai

Vannak más, a tudás vagy a technológia egyes területein elterjedt módszerek a koncentráció kifejezésére. Például a laboratóriumi gyakorlatban savas oldatok készítésekor gyakran feltüntetik, hogy hány térfogatrész víz esik egy térfogatrész tömény savra (például 1:3). Néha a tömegarányt (az oldott anyag tömegének az oldószer tömegéhez viszonyított arányát) és a térfogatarányt (hasonlóan az oldott anyag térfogatának az oldószer térfogatához viszonyított arányát) is használják.

Az oldatok koncentrációjának kifejezésére szolgáló módszerek alkalmazhatósága, tulajdonságai

Tekintettel arra, hogy a molalitás, a tömeghányad, a móltört nem tartalmazza a térfogatértékeket, az ilyen oldatok koncentrációja a hőmérséklet változásával változatlan marad. A molaritás, térfogatrész, titer, normalitás a hőmérséklettel változik, ahogy az oldatok sűrűsége változik. Az oldatok forráspontjának emelésére és fagyáspontjának csökkentésére szolgáló képletekben a molalitást használják .

A különböző tevékenységi területeken az oldatok koncentrációjának különböző kifejezési módjait alkalmazzák, összhangban az adott koncentrációjú oldatok könnyű felhasználásával és elkészítésével. Így az oldat titere kényelmes az analitikai kémiában térfogatméréshez ( titrimetriás analízis ) stb.

Képletek a koncentráció egyik kifejezéséből a másikba való átmenethez

A választott képlettől függően az átalakítási hiba nullától néhány tizedesjegyig terjed.

A molaritástól a normalitásig

{c((1/z)~\mathrm {B} )}={c_{\mathrm {B} }}\cdot {z}

ahol:

${c_{\mathrm {B} }}$ — moláris koncentráció, mol/l;
$z$ az ekvivalenciaszám .

A molaritástól a titerig

{T}={c_{\mathrm {B} }}\cdot {M}

ahol:

${c_{\mathrm {B} }}$ — moláris koncentráció;
$M$ az oldott anyag moláris tömege.

Ha a moláris koncentrációt mol/l-ben, a moláris tömeget pedig g/mol-ban fejezzük ki, akkor a válasz g/ml-ben történő kifejezéséhez el kell osztani 1000 ml/l-rel.

A tömegtörttől a molaritásig

c_{\mathrm {B} }={\frac {\rho \cdot \omega _{\mathrm {B} }}{M(\mathrm {B} )))

ahol:

$c_{\mathrm {B} }$ a B anyag moláris koncentrációja
$\rho$ az oldat sűrűsége ;
$\omega _{\mathrm {B} }$ a B anyag tömeghányada;
$M(\mathrm {B} )$ a B anyag moláris tömege.

Ha az oldat sűrűségét g / ml-ben, a moláris tömegét pedig g / mol-ban fejezzük ki, akkor a válasz mol / l-ben történő kifejezéséhez a kifejezést meg kell szorozni 1000 ml / l-rel. Ha a tömeghányad százalékban van kifejezve, akkor a kifejezést is el kell osztani 100%-kal.

A tömegtörttől a feliratig

{\displaystyle {T}={\rho }\cdot {\omega ))

ahol:

$\rho$ az oldat sűrűsége , g/ml;
$\omega$ - az oldott anyag tömeghányada, 1-es frakciókban;

Molalitástól molalitásig

${c_{\mathrm {B} }}=m_{\mathrm {B} }{\frac {\mathrm {m} (A)}{V))$

ahol:

${\displaystyle m_{\mathrm {B} ))$ - molalitás
$\mathrm {m} (A)$ az oldószer tömege,
$V$ az oldat teljes térfogata,

A molalitástól a móltörtig

x_{\mathrm {B} }={\frac {m_{\mathrm {B} }}{m_{\mathrm {B} }+{\frac {1}{M(\mathrm {A} ) }}}}}

ahol:

${\displaystyle m_{\mathrm {B} ))$ - molalitás
$M(\mathrm {A} )$ az oldószer moláris tömege.

Ha a molalitást mol/kg-ban fejezzük ki, az oldószer moláris tömegét pedig g/mol-ban, akkor a képletben szereplő mértékegységet 1000 g/kg-ban kell megadni, hogy a nevezőben szereplő kifejezések mértékegységei megegyezzenek. .

Pivot táblázat

Képletek a koncentráció egyik kifejezéséből a másikba való átmenethez

			ω B	φ B	x B	c B	C B	m B	T B
tömeghányad	é/é	ω B	$\omega _{\mathrm {B} }={\frac {\mathrm {m} (B)}{\mathrm {m} }}$	$\omega _{\mathrm {B} }=\phi _{\mathrm {B} }{\frac {\rho (B)}{\rho ))$	$\omega _{B}={\frac {1}({\frac {M_{\mathrm {A} }}{M_{\mathrm {B} }}}({\frac {1}{x_ {\mathrm {B} }}}-1)+1}}$	$\omega _{B}={\frac {M_{B}\cdot c_{\mathrm {B} }}{\rho }}$	${\displaystyle \omega _{B}={\frac {M_{B}\cdot c_{\mathrm {B} }}{\rho \cdot N_{A))))$	$\omega _{\mathrm {B} }={\frac {m_{\mathrm {B} }}{m_{\mathrm {B} }+{\frac {1}{M_{B}}} }}$	$\omega _{B}={\frac {T_{B}}{\rho }}$
térfogatrész	l/l	φ B	$\phi _{\mathrm {B} }={\frac {\omega _{B}}{\rho (B)/\rho }}$	$\phi _{\mathrm {B} }={\frac {V_{\mathrm {B} }}{V}}$
móltört	mol/mol	x B	$x_{\mathrm {B} }={\frac {1}({\frac {M_{\mathrm {B} }}{M_{\mathrm {A} }}}({\frac {1} {\omega _{B}}}-1)+1}}$		$x_{\mathrm {B} }={\frac {n_{\mathrm {B} }}{n}}$	$x_{\mathrm {B} }={\frac {c_{\mathrm {B} }\cdot V}{n))$		$x_{\mathrm {B} }={\frac {m_{\mathrm {B} }}{m_{\mathrm {B} }+{\frac {1}{M_{A))))}$
molaritás	mol/l	c B	$c_{\mathrm {B} }={\frac {\rho \cdot \omega _{B}}{M_{B}}}$		$c_{\mathrm {B} }={\frac {x_{\mathrm {B} }\cdot n}{V))$	${c_{\mathrm {B} }}={\frac {n_{\mathrm {B} }}{V}}$		${c_{\mathrm {B} }}=m_{\mathrm {B} }{\frac {\mathrm {m} (A)}{V))$
normalitás	mol-eq/l	c((1/z)B)	$c((1/z)~\mathrm {B} )={\frac {\rho \cdot \omega _{B}}{M_{B}}}\cdot z$			${c((1/z)~\mathrm {B} )}={c_{\mathrm {B} }}\cdot {z}$
részecskekoncentráció	1/l	C B	$C_{\mathrm {B} }={\frac {\rho \cdot \omega _{B}}{M_{B}}}\cdot N_{A}$			$C_{\mathrm {B} }=c_{\mathrm {B} }\cdot N_{\mathrm {A} }$	$C_{\mathrm {B} }={\frac {N_{\mathrm {B} }}{V}}$
molalitás	mol/kg oldat	m B	$m_{\mathrm {B} }={\frac {\omega _{B}}{M_{B}(1-\omega _{B})))$					${m_{\mathrm {B} }}={\frac {n_{\mathrm {B} }}{\mathrm {m} (A)))$
titer	g/ml	T B	${T_{B}}={\rho }\cdot {\omega _{B}}$			${T_{B}}={c_{\mathrm {B} }}\cdot {M}$			$T_{\mathrm {B} }={\frac {\mathrm {m} (B)}{V))$

${\displaystyle m_{\mathrm {B} ))$ a B anyag molalitása,
$\mathrm {m} (B)$ a B anyag tömege,
$\mathrm {m} (A)$ az oldószer tömege,
$\mathrm {m}$ - az oldat tömege,
$TUBERKULÓZIS}$ — B titer (tömegkoncentráció),
$\rho (B)$ a B anyag sűrűsége,
$\rho$ az oldat sűrűsége,
$V$ az oldat teljes térfogata,
$N_{\mathrm {A} }$ az Avogadro állandó ,
$N_{\mathrm {B} }$ a B anyag részecskéinek száma,
${\displaystyle n_{\mathrm {B} ))$ - a B anyag mennyisége ,
$n$ - az oldat mennyisége,
$M$ - moláris tömeg ,

Jegyzetek

↑ Tiszta és Alkalmazott Kémia Nemzetközi Uniója. koncentráció (angol) // IUPAC Compendium of Chemical Terminology. — Research Triagle Park, NC: IUPAC. — ISBN 0967855098 . - doi : 10.1351/goldbook.C01222 . Az eredetiből archiválva : 2018. július 20.
↑ Tiszta és Alkalmazott Kémia Nemzetközi Uniója. frakció (angol) // IUPAC Compendium of Chemical Terminology. — Research Triagle Park, NC: IUPAC. — ISBN 0967855098 . - doi : 10.1351/goldbook.F02494 . Az eredetiből archiválva : 2018. augusztus 20.
↑ IUPAC Gold Book internetes kiadás: " koncentráció ".
↑ Tiszta és Alkalmazott Kémia Nemzetközi Uniója. IUPAC Gold Book - tömegtört, w (angol) . goldbook.iupac.org. Letöltve: 2018. december 11. Az eredetiből archiválva : 2018. december 13.
↑ 1 2 3 Z. Sobecka, W. Choiński, P. Majorek. Kémiai és kémiai technológiai szótár: Hat nyelven: angol / német / spanyol / francia / lengyel / orosz . — Elsevier, 2013-09-24. - S. 641. - 1334 p. — ISBN 9781483284439 .
↑ Tiszta és Alkalmazott Kémia Nemzetközi Uniója. IUPAC Gold Book - mennyiségkoncentráció, c . goldbook.iupac.org. Letöltve: 2018. december 11. Az eredetiből archiválva : 2018. december 21..
↑ Tiszta és Alkalmazott Kémia Nemzetközi Uniója. IUPAC Gold Book - mennyiségi hányad, x (y gázkeverékek esetén ) . goldbook.iupac.org. Letöltve: 2018. december 11. Az eredetiből archiválva : 2018. december 22.
↑ Tiszta és Alkalmazott Kémia Nemzetközi Uniója. IUPAC Gold Book - tömegkoncentráció, γ, ρ (angol) . goldbook.iupac.org. Letöltve: 2018. december 16. Az eredetiből archiválva : 2018. december 7..
↑ Tiszta és Alkalmazott Kémia Nemzetközi Uniója. IUPAC Gold Book - számkoncentráció, C,n (angol) . goldbook.iupac.org. Letöltve: 2018. december 11. Az eredetiből archiválva : 2018. december 22.
↑ Oldatok készítésének módszerei a MedKursnál. Ru . Letöltve: 2012. április 24. Az eredetiből archiválva : 2012. október 29.. (határozatlan)
↑ Bernstein I. Ya. , Kaminsky Yu. L. Spektrofotometriás elemzés a szerves kémiában. - 2. kiadás - Leningrád: Kémia, 1986. - p. 5
↑ A Nemzetközi Mértékegységrendszer (SI) (elérhetetlen link) . www.bipm.org. Letöltve: 2018. december 23. Az eredetiből archiválva : 2017. augusztus 14.. (határozatlan)
↑ Mennyiségek, mértékegységek és szimbólumok a fizikai kémiában (a hivatkozás nem elérhető) . www.iupac.org. Letöltve: 2018. december 23. Az eredetiből archiválva : 2016. december 20. (határozatlan)

Szótárak és enciklopédiák	Nagy Szovjet (1 kiadás) Britannica (online)
Bibliográfiai katalógusokban	GND : 4125568-9