Blandningskoncentration

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 2 maj 2021; verifiering kräver 31 redigeringar .

Koncentrationen eller andelen av en blandningskomponent är en kvantitet som kvantitativt karakteriserar innehållet av en komponent i förhållande till hela blandningen. IUPAC- terminologi under koncentrationen av en komponent förstår fyra kvantiteter: förhållandet mellan molar, eller numerisk mängd av komponenten, dess massa eller volym uteslutande till volymen av lösningen [1] (typiska måttenheter är respektive mol /l, l −1 , g/l och en dimensionslös mängd ). Andelen av IUPAC-komponenten kallas det dimensionslösa förhållandet av en av tre liknande kvantiteter - massa, volym eller mängd ämne. [2] Men i vardagen kan termen "koncentration" användas för fraktioner som inte är volymfraktioner, såväl som för förhållanden som inte beskrivs av IUPAC. Båda termerna kan appliceras på vilken blandning som helst, inklusive mekaniska blandningar , men appliceras oftast på murbruk .

Flera typer av matematiska beskrivningar kan urskiljas: masskoncentration, molkoncentration, partikelkoncentration och volymkoncentration [3] .

Massfraktion

definition	Massfraktionen av en komponent är förhållandet mellan massan av denna komponent och summan av massorna av alla komponenter.
beteckning	$w$ — enligt IUPAC:s rekommendationer [4] . $\omega$ - oftare i ryskspråkig litteratur. I den tekniska litteraturen: ${\bar {x))$ - för massfraktionen av den flytande blandningen ${\bar {y))$ - för massfraktionen av gasblandningen
enheter	dela med sig, % massa (för uttryck i % massa , multiplicera det angivna uttrycket med 100 %)
formel	$\omega _{\mathrm {B} }={\frac {m_{\mathrm {B} }}{m}}$ var: ω B är massfraktionen av komponent B m B är massan av komponent B; $m$ är den totala massan av alla komponenter i blandningen.

I binära lösningar finns det ofta ett ett-till-ett ( funktionellt ) förhållande mellan lösningens densitet och dess koncentration (vid en given temperatur). Detta gör det möjligt att i praktiken bestämma koncentrationen av viktiga lösningar med hjälp av en densimeter ( alkoholmätare , sackarimeter , laktometer ). Vissa hydrometrar är inte graderade i densitetsvärden, utan direkt i lösningens koncentration ( alkohol , fett i mjölk, socker). Man bör komma ihåg att för vissa ämnen har lösningens densitetskurva ett maximum, i detta fall utförs två mätningar: direkt och med en lätt utspädning av lösningen.

Ofta, för att uttrycka koncentration (till exempel svavelsyra i batterielektrolyt ), använder de helt enkelt sin densitet. Hydrometrar ( densimetrar , densitetsmätare ) är vanliga , utformade för att bestämma koncentrationen av lösningar av ämnen.

Volymfraktion

definition	Volymfraktion - förhållandet mellan volymen av komponenten och summan av volymerna av komponenterna före blandning.
beteckning	$\phi _{\mathrm {B} }$
enheter	bråkdelar av en enhet % vol (IUPAC rekommenderar inte att du lägger till ytterligare etiketter efter %-tecknet)
formel	${\displaystyle \phi _{\mathrm {B} }={\frac {V_{\mathrm {B} }}{\summa V_{i))))$ , var: $\phi _{\mathrm {B} }$ är volymfraktionen av komponent B, VB är volymen av komponent B ; ${\displaystyle \sum V_{i))$ - summan av volymerna av alla komponenter före blandning.

När du blandar vätskor kan deras totala volym minska, så du bör inte ersätta summan av komponenternas volymer med blandningens volym.

Som nämnts ovan finns det hydrometrar utformade för att bestämma koncentrationen av lösningar av vissa ämnen. Sådana hydrometrar graderas inte i termer av densitet, utan direkt i koncentrationen av lösningen. För vanliga lösningar av etylalkohol , vars koncentration vanligtvis uttrycks i volymprocent, kallas sådana hydrometrar alkoholmätare eller andrometrar .

Molaritet ( molar volymkoncentration )

Molar koncentration (molaritet, molaritet [5] )

definition	Molaritet är mängden ämne (antal mol) av en komponent per volymenhet av blandningen.
beteckning	Enligt IUPAC-rekommendationen indikeras det med bokstaven eller , där B är det ämne vars koncentration anges. [6] $c$ $[B]$
enheter	I SI-systemet - mol / m³ I praktiken, oftare - mol / l eller mmol / l. Uttrycket "i molaritet" används också. Kanske en annan beteckning på den molära koncentrationen, som vanligtvis betecknas med M. Så, en lösning med en koncentration på 0,5 mol / l kallas 0,5-molar, skriv "0,5 M". Notera: "mol" skrivs efter siffran, precis som "cm", "kg" etc. skrivs efter siffran, utan att minska i fall.
formel	${c_{\mathrm {B} }}={\frac {n_{\mathrm {B} }}{V}}$ , var: ${\displaystyle n_{\mathrm {B} ))$ är mängden av komponentämnet, mol; V är blandningens totala volym, l

Normal koncentration ( molekvivalent koncentration , " normalitet ")

definition	Normal koncentration - antalet ekvivalenter av ett givet ämne i 1 liter av blandningen.
beteckning	$C_{N}(B)$ ... _ $C_{H}(B)$ $c(f_{eq}~\mathrm {B} )$
enheter	Den normala koncentrationen uttrycks i mol-eq / l eller g-eq / l (vilket betyder molekvivalenter). Förkortningarna " n " eller " N " används för att registrera koncentrationen av sådana lösningar. Till exempel kallas en lösning som innehåller 0,1 mol-eq/l decinormal och skrivs som 0,1 n .
formel	$c(f_{eq}~\mathrm {B} )=c{\big (}(1/z)~\mathrm {B} {\big )}=z\cdot c_{\mathrm {B} }=z\cdot {\frac {n_{\mathrm {B} }}{V}}={\frac {1}{f_{eq}}}\cdot {\frac {n_{\mathrm {B} } }{V}}$ , var: ${\displaystyle n_{\mathrm {B} ))$ är mängden av komponentämnet, mol; $V$ - blandningens totala volym, liter; $z$ är ekvivalenstalet ( ekvivalensfaktor ). $f_{{eq}}=1/z$

Den normala koncentrationen kan variera beroende på vilken reaktion ämnet är inblandat i. Till exempel kommer en enmolar lösning av H 2 SO 4 att vara en normal om den är avsedd att reagera med en alkali för att bilda kaliumvätesulfat KHSO 4 , och två normal om den ska reagera för att bilda K 2 SO 4 .

Mol ( molar ) fraktion

definition	Molfraktion - förhållandet mellan antalet mol av en given komponent och det totala antalet mol av alla komponenter.
beteckning	IUPAC rekommenderar att molfraktionen betecknas med bokstaven (och för gaser - ) [7] , även i litteraturen finns beteckningar , . $x$ $y$ $\chi$ $X$
enheter	Bråkdelar av en enhet eller % mol (IUPAC rekommenderar inte att du lägger till ytterligare etiketter efter %-tecknet)
formel	$x_{\mathrm {B} }={\frac {n_{\mathrm {B} }}{\summa n_{i}}}$ , var: $x_{\mathrm {B} }$ är molfraktionen av komponent B; ${\displaystyle n_{\mathrm {B} ))$ är mängden av komponent B, mol; $\summa n_{i}$ är summan av kvantiteterna av alla komponenter.

Molfraktionen kan till exempel användas för att kvantifiera nivån av föroreningar i luften, medan den ofta uttrycks i miljondelar (ppm - från engelskan parts per million ). För att undvika förvirring bör dock, liksom med andra dimensionslösa kvantiteter, den kvantitet som det angivna värdet avser anges.

Molalitet ( molviktskoncentration , molkoncentration )

Molär koncentration (molalitet, [5] molviktskoncentration)

definition	Molär koncentration (molalitet, [5] molviktskoncentration) är mängden löst ämne (antal mol) i 1000 g lösningsmedel.
beteckning	$m$ Obs: för att inte förväxlas med massa, i de formler där molalitet används, betecknas massa som $g$
enheter	mol/kg. Uttrycket i "molalitet" är också vanligt. Så en lösning med en koncentration av 0,5 mol/kg kallas 0,5- mol .
formel	${m_{\mathrm {B} }}={\frac {n_{\mathrm {B} }}{m_{\mathrm {A} }}}$ , var: ${\displaystyle n_{\mathrm {B} ))$ - mängden löst ämne , mol ; $m_{\mathrm {A} }$ är lösningsmedlets massa, kg.

Särskild uppmärksamhet bör ägnas åt det faktum att, trots likheten mellan namn, molär koncentration och molalitet är olika värden. Först och främst, i motsats till den molära koncentrationen, när man uttrycker koncentrationen i molalitet, utförs beräkningen på lösningsmedlets massa och inte på lösningens volym. Molalitet, till skillnad från molär koncentration, beror inte på temperaturen.

Masskoncentration (Titer)

Masskoncentration (titer)

definition	Masskoncentration är förhållandet mellan massan av ett löst ämne och volymen av en lösning.
beteckning	$\gamma$ eller - på rekommendation av IUPAC [8] . $\rho$ $T$ — i analytisk kemi
enheter	dela med sig, % massa (för uttryck i % massa , multiplicera det angivna uttrycket med 100 %)
formel	$\rho _{\mathrm {B} }={\frac {m_{\mathrm {B} }}{V}}$ . var: $m_{\mathrm {B} }$ är massan av det lösta ämnet; $V$ är lösningens totala volym;

Inom analytisk kemi används begreppet titer för ett löst eller analytiskt ämne (anges med bokstaven ). $T$

Partikelkoncentration

definition	Koncentrationen av partiklar är förhållandet mellan antalet partiklar N och volymen V där de finns
beteckning	$C$ - på rekommendation av IUPAC [9] . dock är beteckningen också vanlig (inte att förväxla med mängden ämne). $n$
enheter	m −3 - i SI- systemet , 1/l
formel	$C_{\mathrm {B} }={\frac {N_{\mathrm {B} }}{V}}={\frac {n_{\mathrm {B} }\cdot N_{\mathrm {A } }}{V}}=c_{\mathrm {B} }\cdot N_{\mathrm {A} }$ , var: $N_{\mathrm {B} }$ är antalet partiklar, $V$ - volym, ${\ce {n_{\mathrm {B} }}}$ är mängden ämne B, ${\displaystyle N_{\mathrm {A} ))$ är Avogadro konstant , $c_{\mathrm {B} }$ är molkoncentrationen av B.

Vikt-volym (mass-volym) procentsatser

Ibland används den så kallade "vikt-volymprocenten" [10] , som motsvarar masskoncentrationen av ett ämne, där enheten g/(100 ml) ersätts med en procentandel. Detta uttryckssätt används till exempel inom spektrofotometri , om ämnets molmassa är okänd eller om sammansättningen av blandningen är okänd, och även, traditionellt, i farmakopéanalys . [11] Det är värt att notera att eftersom massa och volym har olika dimensioner är användningen av procentsatser för deras förhållande formellt felaktig. Inte heller rekommenderar International Bureau of Weights and Measures [12] och IUPAC [13] att man lägger till ytterligare etiketter (till exempel "% (m/m)" för att beteckna massfraktion) till måttenheter.

Andra sätt att uttrycka koncentration

Det finns andra, vanliga inom vissa kunskaps- eller teknikområden, metoder för att uttrycka koncentration. Till exempel, vid beredning av sura lösningar i laboratoriepraxis, anges ofta hur många volymdelar vatten som faller på en volymdel koncentrerad syra (till exempel 1:3). Ibland används också massförhållandet (förhållandet mellan det lösta ämnets massa och lösningsmedlets massa) och förhållandet mellan volymer (på liknande sätt förhållandet mellan volymen av det lösta ämnet och lösningsmedlets volym).

Tillämpligheten av metoder för att uttrycka koncentrationen av lösningar, deras egenskaper

På grund av det faktum att molalitet, massfraktion, molfraktion inte inkluderar volymvärden, förblir koncentrationen av sådana lösningar oförändrad när temperaturen ändras. Molaritet, volymfraktion, titer, normalitet ändras med temperaturen, allteftersom lösningens densitet ändras. Det är molalitet som används i formlerna för att höja kokpunkten och sänka fryspunkten för lösningar.

Olika typer av uttryck för koncentrationen av lösningar används inom olika verksamhetsområden, i enlighet med användarvänligheten och beredningen av lösningar med givna koncentrationer. Således är titern för en lösning lämplig i analytisk kemi för volymmetri ( titrimetrisk analys ), etc.

Formler för övergången från ett uttryck för koncentration till ett annat

Beroende på den valda formeln varierar konverteringsfelet från noll till någon decimal.

Från molaritet till normalitet

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

var:

${c_{\mathrm {B} }}$ — molkoncentration, mol/l;
$z$ är ekvivalensnumret .

Från molaritet till titer

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

var:

${c_{\mathrm {B} }}$ — Molar koncentration;
$M$ är det lösta ämnets molära massa.

Om molkoncentrationen uttrycks i mol/l och molmassan uttrycks i g/mol, så för att uttrycka svaret i g/ml bör den divideras med 1000 ml/l.

Från massfraktion till molaritet

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

var:

$c_{\mathrm {B} }$ är den molära koncentrationen av ämne B
$\rho$ är lösningens densitet ;
$\omega _{\mathrm {B} }$ är massfraktionen av ämne B;
$M(\mathrm {B} )$ är molmassan av ämne B.

Om lösningens densitet uttrycks i g/ml och molmassan i g/mol, bör uttrycket multipliceras med 1000 ml/l för att uttrycka svaret i mol/l. Om massfraktionen uttrycks i procent, så ska uttrycket också delas med 100 %.

Från massfraktion till bildtext

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

var:

$\rho$ är lösningens densitet , g/ml;
$\omega$ - massfraktion av det lösta ämnet, i fraktioner av 1;

Från molalitet till molalitet

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

var:

$m_{\mathrm {B} }$ - molalitet
$\mathrm {m} (A)$ är lösningsmedlets massa,
$V$ är lösningens totala volym,

Från molalitet till molfraktion

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

var:

$m_{\mathrm {B} }$ - molalitet
$M(\mathrm {A} )$ är lösningsmedlets molära massa.

Om molaliteten uttrycks i mol/kg, och lösningsmedlets molmassa är i g/mol, så ska enheten i formeln representeras som 1000 g/kg så att termerna i nämnaren har samma måttenheter .

Pivottabell

Formler för övergången från ett uttryck för koncentration till ett annat

			ωB _	φ B	x B	c B	C B	m B	T B
massfraktion	å/å	ωB _	$\omega _{\mathrm {B} }={\frac {\mathrm {m} (B)}{\mathrm {m} }}$	$\omega _{\mathrm {B} }=\phi _{\mathrm {B} }{\frac {\rho (B)}{\rho ))$	$\omega _{B}={\frac {1}({\frac {M_{\mathrm {A} }}{M_{\mathrm {B} }}}({\frac {1}{x_ {\mathrm {B} }}}-1)+1}}$	$\omega _{B}={\frac {M_{B}\cdot c_{\mathrm {B} }}{\rho }}$	${\displaystyle \omega _{B}={\frac {M_{B}\cdot c_{\mathrm {B} }}{\rho \cdot N_{A))))$	$\omega _{\mathrm {B} }={\frac {m_{\mathrm {B} }}{m_{\mathrm {B} }+{\frac {1}{M_{B}}} }}$	$\omega _{B}={\frac {T_{B}}{\rho }}$
volymfraktion	l/l	φ B	$\phi _{\mathrm {B} }={\frac {\omega _{B}}{\rho (B)/\rho }}$	$\phi _{\mathrm {B} }={\frac {V_{\mathrm {B} }}{V}}$
molfraktion	mol/mol	x B	$x_{\mathrm {B} }={\frac {1}({\frac {M_{\mathrm {B} }}{M_{\mathrm {A} }}}({\frac {1} {\omega _{B}}}-1)+1}}$		$x_{\mathrm {B} }={\frac {n_{\mathrm {B} }}{n}}$	$x_{\mathrm {B} }={\frac {c_{\mathrm {B} }\cdot V}{n))$		$x_{\mathrm {B} }={\frac {m_{\mathrm {B} }}{m_{\mathrm {B} }+{\frac {1}{M_{A))))}$
molaritet	mol/l	c B	$c_{\mathrm {B} }={\frac {\rho \cdot \omega _{B}}{M_{B}}}$		$c_{\mathrm {B} }={\frac {x_{\mathrm {B} }\cdot n}{V))$	${c_{\mathrm {B} }}={\frac {n_{\mathrm {B} }}{V}}$		${c_{\mathrm {B} }}=m_{\mathrm {B} }{\frac {\mathrm {m} (A)}{V))$
normalitet	mol-ekv/l	c((1/z)B)	$c((1/z)~\mathrm {B} )={\frac {\rho \cdot \omega _{B}}{M_{B}}}\cdot z$			${c((1/z)~\mathrm {B} )}={c_{\mathrm {B} }}\cdot {z}$
partikelkoncentration	1/l	C B	$C_{\mathrm {B} }={\frac {\rho \cdot \omega _{B}}{M_{B}}}\cdot N_{A}$			$C_{\mathrm {B} }=c_{\mathrm {B} }\cdot N_{\mathrm {A} }$	$C_{\mathrm {B} }={\frac {N_{\mathrm {B} }}{V}}$
molalitet	mol/kg lösning	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	${T_{B}}={\rho }\cdot {\omega _{B}}$			${T_{B}}={c_{\mathrm {B} }}\cdot {M}$			$T_{\mathrm {B} }={\frac {\mathrm {m} (B)}{V))$

$m_{\mathrm {B} }$ är molaliteten av ämne B,
$\mathrm {m} (B)$ är massan av ämne B,
$\mathrm {m} (A)$ är lösningsmedlets massa,
$\mathrm {m}$ - lösningens massa,
$T_{B}$ — titer (masskoncentration) B,
$\rho (B)$ är densiteten av materia B,
$\rho$ är lösningens densitet,
$V$ är lösningens totala volym,
${\displaystyle N_{\mathrm {A} ))$ är Avogadro konstant ,
$N_{\mathrm {B} }$ är antalet partiklar av ämne B,
${\displaystyle n_{\mathrm {B} ))$ - mängden ämne B,
$n$ - mängden lösning,
$M$ - molmassa ,

Anteckningar

↑ International Union of Pure and Applied Chemistry. koncentration (engelska) // IUPAC Compendium of Chemical Terminology. — Research Triagle Park, NC: IUPAC. — ISBN 0967855098 . - doi : 10.1351/goldbook.C01222 . Arkiverad från originalet den 20 juli 2018.
↑ International Union of Pure and Applied Chemistry. fraktion (engelska) // IUPAC Compendium of Chemical Terminology. — Research Triagle Park, NC: IUPAC. — ISBN 0967855098 . - doi : 10.1351/goldbook.F02494 . Arkiverad från originalet den 20 augusti 2018.
↑ IUPAC Gold Book internetupplaga: " koncentration ".
↑ International Union of Pure and Applied Chemistry. IUPAC Gold Book - massfraktion, w (engelska) . goldbook.iupac.org. Hämtad 11 december 2018. Arkiverad från originalet 13 december 2018.
↑ 1 2 3 Z. Sobecka, W. Choiński, P. Majorek. Dictionary of Chemistry and Chemical Technology: På sex språk: engelska / tyska / spanska / franska / polska / ryska . — Elsevier, 2013-09-24. - S. 641. - 1334 sid. — ISBN 9781483284439 .
↑ International Union of Pure and Applied Chemistry. IUPAC Gold Book - mängd koncentration, c . goldbook.iupac.org. Hämtad 11 december 2018. Arkiverad från originalet 21 december 2018.
↑ International Union of Pure and Applied Chemistry. IUPAC Gold Book - mängdfraktion, x (y för gasblandningar ) . goldbook.iupac.org. Hämtad 11 december 2018. Arkiverad från originalet 22 december 2018.
↑ International Union of Pure and Applied Chemistry. IUPAC Gold Book - masskoncentration, γ, ρ (engelska) . goldbook.iupac.org. Hämtad 16 december 2018. Arkiverad från originalet 7 december 2018.
↑ International Union of Pure and Applied Chemistry. IUPAC Gold Book - nummerkoncentration, C,n (engelska) . goldbook.iupac.org. Hämtad 11 december 2018. Arkiverad från originalet 22 december 2018.
↑ Metoder för att bereda lösningar på MedKurs. Ru . Hämtad 24 april 2012. Arkiverad från originalet 29 oktober 2012. (obestämd)
↑ Bernstein I. Ya. , Kaminsky Yu. L. Spektrofotometrisk analys i organisk kemi. - 2:a uppl. - Leningrad: Kemi, 1986. - sid. 5
↑ Det internationella enhetssystemet (SI) (otillgänglig länk) . www.bipm.org. Hämtad 23 december 2018. Arkiverad från originalet 14 augusti 2017. (obestämd)
↑ Kvantiteter, enheter och symboler i fysikalisk kemi (länk ej tillgänglig) . www.iupac.org. Hämtad 23 december 2018. Arkiverad från originalet 20 december 2016. (obestämd)

Ordböcker och uppslagsverk	Great Soviet (1 upplaga) Britannica (online)
I bibliografiska kataloger	GND : 4125568-9