Concentrația amestecului

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă examinată de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită pe 2 mai 2021; verificarea necesită 31 de modificări .

Concentrația sau proporția unui component al amestecului este o cantitate care caracterizează cantitativ conținutul unui component în raport cu întregul amestec. Terminologia IUPAC sub concentrația unui component înțelege patru mărimi: raportul dintre molar sau cantitatea numerică a componentului, masa sau volumul acestuia exclusiv la volumul soluției [1] (unitățile de măsură tipice sunt, respectiv, mol /l, l −1 , g/l și o mărime adimensională ). Ponderea componentei IUPAC se numește raportul adimensional al uneia dintre cele trei cantități similare - masa, volumul sau cantitatea de substanță. [2] Cu toate acestea, în viața de zi cu zi, termenul „concentrație” poate fi folosit pentru fracții care nu sunt fracțiuni de volum, precum și pentru rapoarte care nu sunt descrise de IUPAC. Ambii termeni pot fi aplicați oricărui amestec, inclusiv amestecurilor mecanice , dar sunt aplicați cel mai frecvent la mortare .

Se pot distinge mai multe tipuri de descriere matematică: concentrația de masă, concentrația molară, concentrația de particule și concentrația de volum [3] .

Fracție de masă

Fractiune in masa

definiție	Fracția de masă a unei componente este raportul dintre masa acestei componente și suma maselor tuturor componentelor.
desemnare	$w$ — conform recomandărilor IUPAC [4] . $\omega$ - mai des în literatura în limba rusă. În literatura tehnică: ${\bar {x)}$ - pentru fracția de masă a amestecului lichid ${\bar {y)}$ - pentru fracția de masă a amestecului de gaze
unitati	acțiune, % masă (pentru exprimarea în % masă , înmulțiți expresia specificată cu 100%)
formulă	$\omega _{\mathrm {B} }={\frac {m_{\mathrm {B} }}{m}}$ Unde: ω B este fracția de masă a componentei B m B este masa componentei B; $m$ este masa totală a tuturor componentelor amestecului.

În soluțiile binare, există adesea o relație unu-la-unu ( funcțională ) între densitatea soluției și concentrația acesteia (la o temperatură dată). Acest lucru face posibilă determinarea în practică a concentrației soluțiilor importante folosind un densimetru ( alcoolmetru , zaharimetru , lactometru ). Unele hidrometre nu sunt gradate în valori de densitate, ci direct în concentrația soluției ( alcool , grăsimi din lapte, zahăr). Trebuie avut în vedere că pentru unele substanțe curba de densitate a soluției are un maxim, în acest caz se efectuează două măsurători: directe și cu o ușoară diluare a soluției.

Adesea, pentru a exprima concentrația (de exemplu, acidul sulfuric în electrolitul bateriei ), pur și simplu își folosesc densitatea. Sunt comune densimetrele ( densimetre , densimetre ) concepute pentru a determina concentrația soluțiilor de substanțe.

Fracție de volum

definiție	Fracție de volum - raportul dintre volumul componentei și suma volumelor componentelor înainte de amestecare.
desemnare	$\phi _{\mathrm {B} }$
unitati	fracții dintr-o unitate % vol (IUPAC nu recomandă adăugarea de etichete suplimentare după semnul %)
formulă	$\phi _{\mathrm {B} }={\frac {V_{\mathrm {B} }}{\sum V_{i)))$ , Unde: $\phi _{\mathrm {B} }$ este fracția de volum a componentei B, V B este volumul componentei B; $\sum V_{i)$ - suma volumelor tuturor componentelor înainte de amestecare.

La amestecarea lichidelor, volumul lor total poate scădea, așa că nu trebuie să înlocuiți suma volumelor componentelor cu volumul amestecului.

După cum am menționat mai sus, există hidrometre concepute pentru a determina concentrația soluțiilor anumitor substanțe. Astfel de hidrometre nu sunt gradate în termeni de densitate, ci direct în concentrația soluției. Pentru soluțiile obișnuite de alcool etilic , a căror concentrație este de obicei exprimată ca procent în volum, astfel de hidrometre sunt numite alcoolmetre sau andrometre .

Molaritatea ( concentrația în volum molar )

Concentrația molară (molaritate, molaritate [5] )

definiție	Molaritatea este cantitatea de substanță (numărul de moli) a unui component pe unitatea de volum a amestecului.
desemnare	Conform recomandării IUPAC, este indicată prin litera sau , unde B este substanța a cărei concentrație este indicată. [6] $c$ $[B]$
unitati	În sistemul SI - mol / m³ În practică, mai des - mol / l sau mmol / l. Se folosește și expresia „în molaritate”. Poate o altă denumire a concentrației molare, care este de obicei notă cu M. Deci, o soluție cu o concentrație de 0,5 mol / l se numește 0,5-molar, scrieți "0,5 M". Notă: „mol” se scrie după număr, la fel cum se scriu „cm”, „kg”, etc. după număr, fără a scădea în cazuri.
formulă	${c_{\mathrm {B} }}={\frac {n_{\mathrm {B} }}{V}}$ , Unde: $n_{\mathrm {B} )$ este cantitatea de substanță componentă, mol; V este volumul total al amestecului, l

Concentrație normală ( concentrație echivalentă molară , " normalitate " )

Concentrație normală (concentrație echivalentă molară , „ normalitate ”)

definiție	Concentrație normală - numărul de echivalenți ai unei substanțe date în 1 litru de amestec.
desemnare	$C_{N}(B)$ . . $C_{H}(B)$ $c(f_{eq}~\mathrm {B} )$
unitati	Concentrația normală este exprimată în mol-eq/l sau g-eq/l (adică echivalenți molar). Abrevierile „ n ” sau „ N ” sunt folosite pentru a înregistra concentrația unor astfel de soluții. De exemplu, o soluție care conține 0,1 mol-eq/l se numește decinormal și se scrie ca 0,1 n .
formulă	$c(f_{eq}~\mathrm {B} )=c{\big (}(1/z)~\mathrm {B} {\big )}=z\cdot c_{\mathrm {B} }=z\cdot {\frac {n_{\mathrm {B} }}{V}}={\frac {1}{f_{eq}}}\cdot {\frac {n_{\mathrm {B} } }{V}}$ , Unde: $n_{\mathrm {B} )$ este cantitatea de substanță componentă, mol; $V$ - volumul total al amestecului, litri; $z$ este numărul de echivalență ( factorul de echivalență ). $f_{{eq}}=1/z$

Concentrația normală poate diferi în funcție de reacția în care este implicată substanța. De exemplu, o soluție de un molar de H2S04 va fi una normală dacă se intenționează să reacționeze cu un alcali pentru a forma hidrogen sulfat de potasiu KHSO4 și două normale dacă se intenționează să reacționeze pentru a forma K2SO4 .

Fracție molară ( molară )

Fracție molară ( molară ).

definiție	Fracție molară - raportul dintre numărul de moli ai unei anumite componente și numărul total de moli ai tuturor componentelor.
desemnare	IUPAC recomandă ca fracția molară să fie notată cu litera (și pentru gaze - ) [7] , de asemenea, în literatură există denumiri , . $X$ $y$ $\chi$ $X$
unitati	Fracțiuni de unitate sau % mol (IUPAC nu recomandă adăugarea de etichete suplimentare după semnul %)
formulă	$x_{\mathrm {B} }={\frac {n_{\mathrm {B} }}{\sum n_{i}}}$ , Unde: $x_{\mathrm {B} }$ este fracția molară a componentei B; $n_{\mathrm {B} )$ este cantitatea de component B, mol; $\sum n_{i}$ este suma cantităților tuturor componentelor.

Fracția molară poate fi folosită, de exemplu, pentru a cuantifica nivelul de poluare din aer, în timp ce este adesea exprimată în părți pe milion (ppm - din engleză părți per milion ). Totuși, ca și în cazul altor mărimi adimensionale, pentru a evita confuzia, trebuie precizată cantitatea la care se referă valoarea indicată.

Molalitate ( concentrație în greutate molară , concentrație molală )

Concentrație molară (molalitate, [5] concentrație în greutate molară)

definiție	Concentrația molară (molalitate, [5] concentrație în greutate molară) este cantitatea de solut (numărul de moli) în 1000 g de solvent.
desemnare	$m$ Notă: pentru a nu fi confundat cu masa, în acele formule în care se utilizează molalitatea, masa se notează ca $g$
unitati	mol/kg. Expresia în „molalitate” este de asemenea comună. Deci, o soluție cu o concentrație de 0,5 mol/kg se numește 0,5 -mol .
formulă	${m_{\mathrm {B} }}={\frac {n_{\mathrm {B} }}{m_{\mathrm {A} }}}$ , Unde: $n_{\mathrm {B} )$ - cantitatea de substanţă dizolvată , mol ; $m_{\mathrm {A} )$ este masa solventului, kg.

O atenție deosebită trebuie acordată faptului că, în ciuda asemănării denumirilor, concentrația molară și molalitatea sunt valori diferite. În primul rând, spre deosebire de concentrația molară, atunci când se exprimă concentrația în molalitate, calculul se efectuează pe masa solventului și nu pe volumul soluției. Molalitatea, spre deosebire de concentrația molară, nu depinde de temperatură.

Concentrația de masă (titru)

definiție	Concentrația în masă este raportul dintre masa unei substanțe dizolvate și volumul unei soluții.
desemnare	$\gamma$ sau - la recomandarea IUPAC [8] . $\rho$ $T$ — în chimie analitică
unitati	acțiune, % masă (pentru exprimarea în % masă , înmulțiți expresia specificată cu 100%)
formulă	$\rho _{\mathrm {B} }={\frac {m_{\mathrm {B} }}{V}}$ . Unde: $m_{\mathrm {B} }$ este masa substanței dizolvate; $V$ este volumul total al soluției;

În chimia analitică se folosește conceptul de titru pentru o substanță dizolvată sau analitică (indicată prin litera ). $T$

Concentrația particulelor

definiție	Concentrația particulelor este raportul dintre numărul de particule N și volumul V în care sunt situate
desemnare	$C$ - la recomandarea IUPAC [9] . cu toate acestea, denumirea este, de asemenea, comună (a nu se confunda cu cantitatea de substanță). $n$
unitati	m −3 - în sistemul SI , 1/l
formulă	$C_{\mathrm {B} }={\frac {N_{\mathrm {B} }}{V}}={\frac {n_{\mathrm {B} }\cdot N_{\mathrm {A } }}{V}}=c_{\mathrm {B} }\cdot N_{\mathrm {A} }$ , Unde: $N_{\mathrm {B} }$ este numărul de particule, $V$ - volum, ${\ce {n_{\mathrm {B} }}}$ este cantitatea de substanță B, $N_{\mathrm {A} }$ este constanta Avogadro , $c_{\mathrm {B} )$ este concentrația molară a lui B.

Procente greutate-volum (masă-volum)

Uneori există utilizarea așa-numitului „procent greutate-volum” [10] , care corespunde concentrației masice a unei substanțe, unde unitatea g/(100 ml) este înlocuită cu un procent. Acest mod de exprimare este utilizat, de exemplu, în spectrofotometrie , dacă masa molară a substanței este necunoscută sau dacă compoziția amestecului este necunoscută și, de asemenea, în mod tradițional, în analiza farmacopeei . [11] Este de remarcat faptul că, deoarece masa și volumul au dimensiuni diferite, utilizarea procentelor pentru raportul lor este formal incorectă. De asemenea , Biroul Internațional de Greutăți și Măsuri [12] și IUPAC [13] nu recomandă adăugarea de etichete suplimentare (de exemplu, „% (m/m)” pentru a desemna fracția de masă) la unitățile de măsură.

Alte moduri de exprimare a concentrării

Există și alte metode, comune în anumite domenii ale cunoașterii sau tehnologiei, de exprimare a concentrării. De exemplu, atunci când se prepară soluții acide în practica de laborator, este adesea indicat câte părți de volum de apă cad pe o parte de volum de acid concentrat (de exemplu, 1:3). Uneori se utilizează și raportul de masă (raportul dintre masa substanței dizolvate și masa solventului) și raportul volumelor (în mod similar, raportul dintre volumul substanței dizolvate și volumul solventului).

Aplicabilitatea metodelor de exprimare a concentrației soluțiilor, proprietățile acestora

Datorită faptului că molalitatea, fracția de masă, fracția molară nu includ valori de volum, concentrația unor astfel de soluții rămâne neschimbată atunci când temperatura se schimbă. Molaritatea, fracția de volum, titrul, normalitatea se modifică cu temperatura, pe măsură ce densitatea soluțiilor se modifică. Este molalitatea care este utilizată în formulele pentru creșterea punctului de fierbere și scăderea punctului de îngheț al soluțiilor.

Diferite tipuri de exprimare a concentrației de soluții sunt utilizate în diferite domenii de activitate, în conformitate cu ușurința de utilizare și preparare a soluțiilor de concentrații date. Astfel, titrul unei soluții este convenabil în chimia analitică pentru volumemetrie ( analiza titrimetrică ), etc.

Formule pentru trecerea de la o expresie de concentrare la alta

În funcție de formula aleasă, eroarea de conversie variază de la zero la o zecimală.

De la molaritate la normalitate

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

Unde:

${c_{\mathrm {B} }}$ — concentrația molară, mol/l;
$z$ este numărul de echivalență .

De la molaritate la titru

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

Unde:

${c_{\mathrm {B} }}$ — concentrația molară;
$M$ este masa molară a substanței dizolvate.

Dacă concentrația molară este exprimată în mol/l și masa molară este exprimată în g/mol, atunci pentru a exprima răspunsul în g/ml ar trebui împărțit la 1000 ml/l.

De la fracția de masă la molaritate

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

Unde:

$c_{\mathrm {B} )$ este concentrația molară a substanței B
$\rho$ este densitatea soluției;
$\omega _{\mathrm {B} }$ este fracția de masă a substanței B;
$M(\mathrm {B} )$ este masa molară a substanței B.

Dacă densitatea soluției este exprimată în g / ml și masa molară în g / mol, atunci pentru a exprima răspunsul în mol / l, expresia trebuie înmulțită cu 1000 ml / l. Dacă fracția de masă este exprimată ca procent, atunci expresia ar trebui, de asemenea, împărțită la 100%.

De la fracția de masă la legendă

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

Unde:

$\rho$ este densitatea soluției, g/ml;
$\omega$ - fracția de masă a substanței dizolvate, în fracțiuni de 1;

De la molalitate la molalitate

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

Unde:

$m_{\mathrm {B} }$ - molalitate
$\mathrm {m} (A)$ este masa solventului,
$V$ este volumul total al soluției,

De la molalitate la fracțiune molară

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

Unde:

$m_{\mathrm {B} }$ - molalitate
$M(\mathrm {A} )$ este masa molară a solventului.

Dacă molalitatea este exprimată în mol/kg, iar masa molară a solventului este în g/mol, atunci unitatea din formulă trebuie reprezentată ca 1000 g/kg, astfel încât termenii din numitor să aibă aceleași unități de măsură .

Tabel pivot

Formule pentru trecerea de la o expresie de concentrare la alta

			ωB _	φ B	x B	c B	C B	m B	T B
fractiune in masa	a/a	ωB _	$\omega _{\mathrm {B} }={\frac {\mathrm {m} (B)}{\mathrm {m} }}$	$\omega _{\mathrm {B} }=\phi _{\mathrm {B} }{\frac {\rho (B)}{\rho ))$	$\omega _{B}={\frac {1}({\frac {M_{\mathrm {A} }}{M_{\mathrm {B} }}}({\frac {1}{x_ {\mathrm {B} }}}-1)+1}}$	$\omega _{B}={\frac {M_{B}\cdot c_{\mathrm {B} }}{\rho }}$	$\omega _{B}={\frac {M_{B}\cdot c_{\mathrm {B}}}{\rho \cdot N_{A)))$	$\omega _{\mathrm {B} }={\frac {m_{\mathrm {B} }}{m_{\mathrm {B} }+{\frac {1}{M_{B}}} }}$	$\omega _{B}={\frac {T_{B}}{\rho }}$
fracție de volum	ll	φ B	$\phi _{\mathrm {B} }={\frac {\omega _{B}}{\rho (B)/\rho }}$	$\phi _{\mathrm {B} }={\frac {V_{\mathrm {B} }}{V}}$
fracție molară	mol/mol	x B	$x_{\mathrm {B} }={\frac {1}({\frac {M_{\mathrm {B} }}{M_{\mathrm {A} }}}({\frac {1} {\omega _{B}}}-1)+1}}$		$x_{\mathrm {B} }={\frac {n_{\mathrm {B} }}{n}}$	$x_{\mathrm {B} }={\frac {c_{\mathrm {B} }\cdot V}{n))$		$x_{\mathrm {B} }={\frac {m_{\mathrm {B} }}{m_{\mathrm {B} }+{\frac {1}{M_{A}))}}$
molaritatea	mol/l	c B	$c_{\mathrm {B} }={\frac {\rho \cdot \omega _{B}}{M_{B}}}$		$c_{\mathrm {B} }={\frac {x_{\mathrm {B} }\cdot n}{V))$	${c_{\mathrm {B} }}={\frac {n_{\mathrm {B} }}{V}}$		${c_{\mathrm {B} }}=m_{\mathrm {B} }{\frac {\mathrm {m} (A)}{V))$
normalitate	mol-eq/l	c((1/z) B)	$c((1/z)~\mathrm {B} )={\frac {\rho \cdot \omega _{B}}{M_{B}}}\cdot z$			${c((1/z)~\mathrm {B} )}={c_{\mathrm {B} }}\cdot {z}$
concentrația de particule	1/l	C B	$C_{\mathrm {B} }={\frac {\rho \cdot \omega _{B}}{M_{B}}}\cdot N_{A}$			$C_{\mathrm {B} }=c_{\mathrm {B} }\cdot N_{\mathrm {A} }$	$C_{\mathrm {B} }={\frac {N_{\mathrm {B} }}{V}}$
molalitate	soluție mol/kg	m B	$m_{\mathrm {B} }={\frac {\omega _{B}}{M_{B}(1-\omega _{B}))}$					${m_{\mathrm {B} }}={\frac {n_{\mathrm {B} }}{\mathrm {m} (A)))$
titrul	g/ml	T B	${T_{B}}={\rho }\cdot {\omega _{B}}$			${T_{B}}={c_{\mathrm {B} }}\cdot {M}$			$T_{\mathrm {B} }={\frac {\mathrm {m} (B)}{V))$

$m_{\mathrm {B} }$ este molalitatea substanței B,
$\mathrm {m} (B)$ este masa substanței B,
$\mathrm {m} (A)$ este masa solventului,
$\mathrm {m}$ - masa soluției,
$T_{B}$ — titrul (concentrația în masă) B,
$\rho (B)$ este densitatea materiei B,
$\rho$ este densitatea soluției,
$V$ este volumul total al soluției,
$N_{\mathrm {A} }$ este constanta Avogadro ,
$N_{\mathrm {B} }$ este numărul de particule de substanță B,
$n_{\mathrm {B} )$ - cantitatea de substanță B,
$n$ - cantitatea de soluție,
$M$ - masa molara ,

Note

↑ Uniunea Internațională de Chimie Pură și Aplicată. concentrație (engleză) // IUPAC Compendium of Chemical Terminology. — Research Triagle Park, NC: IUPAC. — ISBN 0967855098 . - doi : 10.1351/goldbook.C01222 . Arhivat din original pe 20 iulie 2018.
↑ Uniunea Internațională de Chimie Pură și Aplicată. fracție (engleză) // Compendiu IUPAC de terminologie chimică. — Research Triagle Park, NC: IUPAC. — ISBN 0967855098 . - doi : 10.1351/goldbook.F02494 . Arhivat din original pe 20 august 2018.
↑ Ediția internet IUPAC Gold Book : „ concentrare ”.
↑ Uniunea Internațională de Chimie Pură și Aplicată. Cartea de aur IUPAC - fracție de masă, w (engleză) . goldbook.iupac.org. Preluat la 11 decembrie 2018. Arhivat din original la 13 decembrie 2018.
↑ 1 2 3 Z. Sobecka, W. Choiński, P. Majorek. Dicționar de chimie și tehnologie chimică: în șase limbi: engleză / germană / spaniolă / franceză / poloneză / rusă . — Elsevier, 24.09.2013. - S. 641. - 1334 p. — ISBN 9781483284439 .
↑ Uniunea Internațională de Chimie Pură și Aplicată. Cartea de aur IUPAC - cantitate concentrație, c . goldbook.iupac.org. Preluat la 11 decembrie 2018. Arhivat din original la 21 decembrie 2018.
↑ Uniunea Internațională de Chimie Pură și Aplicată. Cartea de aur IUPAC - cantitate fracție, x (y pentru amestecuri gazoase ) . goldbook.iupac.org. Preluat la 11 decembrie 2018. Arhivat din original la 22 decembrie 2018.
↑ Uniunea Internațională de Chimie Pură și Aplicată. Cartea de aur IUPAC - concentrație de masă, γ, ρ (engleză) . goldbook.iupac.org. Preluat la 16 decembrie 2018. Arhivat din original pe 7 decembrie 2018.
↑ Uniunea Internațională de Chimie Pură și Aplicată. Cartea de aur IUPAC - concentrarea numărului, C,n (engleză) . goldbook.iupac.org. Preluat la 11 decembrie 2018. Arhivat din original la 22 decembrie 2018.
↑ Metode de preparare a soluțiilor la MedKurs. Ru . Consultat la 24 aprilie 2012. Arhivat din original pe 29 octombrie 2012. (nedefinit)
↑ Bernstein I. Ya. , Kaminsky Yu. L. Spectrophotometric analysis in organic chemistry. - Ed. a II-a. - Leningrad: Chimie, 1986. - p. 5
↑ Sistemul Internațional de Unități (SI) (link inaccesibil) . www.bipm.org. Preluat la 23 decembrie 2018. Arhivat din original la 14 august 2017. (nedefinit)
↑ Cantități, unități și simboluri în chimia fizică (link nu este disponibil) . www.iupac.org. Preluat la 23 decembrie 2018. Arhivat din original la 20 decembrie 2016. (nedefinit)

Dicționare și enciclopedii	Marele Soviet (1 ed.) Britannica (online)
În cataloagele bibliografice	GND : 4125568-9