Концентрация - Википедия - Concentration

В химия, концентрация - содержание компонента, деленное на общий объем смеси. Можно выделить несколько типов математического описания: массовая концентрация, молярная концентрация, числовая концентрация, и объемная концентрация.^[1] Концентрация может быть любой химической смесью, но чаще всего растворенные вещества и растворители находятся в решения. Молярная (количественная) концентрация имеет такие варианты, как нормальная концентрация и осмотическая концентрация.

Качественное описание

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

Часто на неформальном, нетехническом языке концентрация описывается в качественный Таким образом, с помощью прилагательных, таких как «разбавить» для растворов относительно низкой концентрации и «концентрированный» для растворов относительно высокой концентрации. К концентрировать решение, нужно добавить еще растворенное вещество (например, алкоголь) или уменьшите количество растворитель (например, вода). В отличие от разбавлять раствор, необходимо добавить больше растворителя или уменьшить количество растворенного вещества. Если только два вещества не смешивающийся, существует концентрация, при которой растворенное вещество больше не растворяется в растворе. На данный момент решение называется насыщенный. Если к насыщенному раствору добавить дополнительное растворенное вещество, оно не будет растворяться, за исключением определенных обстоятельств, когда перенасыщение может возникнуть. Вместо, разделение фаз произойдет, что приведет к сосуществованию фаз, полностью разделенных или смешанных в виде приостановка. Точка насыщения зависит от многих переменных, таких как температура окружающей среды и точная химическая природа растворителя и растворенного вещества.

Концентрации часто называют уровни, отражая умственное схема из уровни по вертикальной оси из график, который может быть высокий или низкий (например, «высокие уровни билирубина в сыворотке» - это концентрации билирубин в сыворотка крови что больше чем обычно ).

Количественное обозначение

Есть четыре величины, описывающие концентрацию:

Массовая концентрация

Массовая концентрация ${ displaystyle rho _ {я}}$ определяется как масса составляющей ${ displaystyle m_ {i}}$ делится на объем смеси ${ displaystyle V}$ :

{ displaystyle rho _ {i} = { frac {m_ {i}} {V}}.}

В Единица СИ кг / м³ (равно г / л).

Молярная концентрация

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

{ displaystyle c_ {i} = { frac {n_ {i}} {V}}.}

В Единица СИ моль / м³. Однако чаще единица измерения моль / л (= моль / дм³) используется.

Числовая концентрация

Числовая концентрация ${ displaystyle C_ {i}}$ определяется как количество субъектов в составе ${ displaystyle N_ {i}}$ в смеси, деленной на объем смеси ${ displaystyle V}$ :

{ displaystyle C_ {i} = { frac {N_ {i}} {V}}.}

В Единица СИ составляет 1 / м³.

Объемная концентрация

В объемная концентрация ${ displaystyle sigma _ {я}}$ (не путать с объемная доля^[2]) определяется как объем составляющей ${ displaystyle V_ {i}}$ делится на объем смеси ${ displaystyle V}$ :

{ displaystyle sigma _ {i} = { frac {V_ {i}} {V}}.}

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

Похоже, что в английской литературе нет стандартных обозначений. ${ displaystyle sigma _ {я}}$ используемый здесь является нормативным в немецкой литературе (см. Волуменконцентрация ).

Связанные количества

Для описания состава смеси можно использовать несколько других величин. Обратите внимание, что они должны нет можно назвать концентрациями.^[1]

Нормальность

Нормальность определяется как молярная концентрация ${ displaystyle c_ {i}}$ делится на коэффициент эквивалентности ${ displaystyle f _ { mathrm {eq}}}$ . Поскольку определение коэффициента эквивалентности зависит от контекста (какая реакция изучается), ИЮПАК и NIST не поощряйте использование нормальности.

Моляльность

(Не путать с Молярность )

Моляльность раствора ${ displaystyle b_ {i}}$ определяется как количество составляющей ${ displaystyle n_ {i}}$ (в молях) деленное на массу растворителя ${ displaystyle m _ { mathrm {растворитель}}}$ (нет масса раствора):

{ displaystyle b_ {i} = { frac {n_ {i}} {m _ { mathrm {растворитель}}}}.}

В Единица СИ для моляльности - моль / кг.

Мольная доля

Мольная доля ${ displaystyle x_ {i}}$ определяется как количество составляющей ${ displaystyle n_ {i}}$ (в молях) деленное на общее количество всех компонентов в смеси ${ displaystyle n _ { mathrm {tot}}}$ :

{ displaystyle x_ {i} = { frac {n_ {i}} {n _ { mathrm {tot}}}}.}

В Единица СИ моль / моль. Однако устаревший частей на обозначение часто используется для описания малых мольных долей.

Молярное отношение

Мольное соотношение ${ displaystyle r_ {i}}$ определяется как количество составляющей ${ displaystyle n_ {i}}$ делить на общую сумму всех Другой составляющие в смеси:

{ displaystyle r_ {i} = { frac {n_ {i}} {n _ { mathrm {tot}} -n_ {i}}}.}

Если ${ displaystyle n_ {i}}$ намного меньше, чем ${ displaystyle n _ { mathrm {tot}}}$ , мольное соотношение практически идентично мольной доле.

В Единица СИ моль / моль. Однако устаревший частей на обозначение часто используется для описания малых мольных соотношений.

Массовая доля

Массовая доля ${ displaystyle w_ {i}}$ доля одного вещества с массой ${ displaystyle m_ {i}}$ к массе общей смеси ${ displaystyle m _ { mathrm {tot}}}$ , определяется как:

{ displaystyle w_ {i} = { frac {m_ {i}} {m _ { mathrm {tot}}}}.}

В Единица СИ кг / кг. Однако устаревший частей на обозначение часто используется для описания малых массовых долей.

Соотношение масс

Соотношение масс ${ displaystyle zeta _ {я}}$ определяется как масса составляющего ${ displaystyle m_ {i}}$ делится на общую массу всех Другой составляющие в смеси:

{ displaystyle zeta _ {i} = { frac {m_ {i}} {m _ { mathrm {tot}} -m_ {i}}}.}

Если ${ displaystyle m_ {i}}$ намного меньше, чем ${ displaystyle m _ { mathrm {tot}}}$ , массовое соотношение практически совпадает с массовой долей.

В Единица СИ кг / кг. Однако устаревший частей на обозначение часто используется для описания малых соотношений масс.

Зависимость от объема и температуры

Концентрация зависит от изменения объема раствора в зависимости от температуры в основном из-за теплового расширения.

Таблица концентраций и связанных величин

Тип концентрации	Символ	Определение	Единица СИ	другой блок (ы)
массовая концентрация	${ displaystyle rho _ {я}}$ или же ${ displaystyle gamma _ {я}}$	${ displaystyle m_ {i} / V}$	кг / м³	г / 100 мл (= г / дл)
молярная концентрация	${ displaystyle c_ {i}}$	${ displaystyle n_ {i} / V}$	моль / м³	M (= моль / л)
числовая концентрация	${ displaystyle C_ {i}}$	${ displaystyle N_ {i} / V}$	1 / м³	1 / см³
объемная концентрация	${ displaystyle sigma _ {я}}$	${ Displaystyle V_ {i} / V}$	м³/ м³
Связанные количества	Символ	Определение	Единица СИ	другой блок (ы)
нормальность		${ displaystyle c_ {i} / f _ { mathrm {eq}}}$	моль / м³	N (= моль / л)
моляльность	${ displaystyle b_ {i}}$	${ Displaystyle п_ {я} / м _ { mathrm {растворитель}}}$	моль / кг
мольная доля	${ displaystyle x_ {i}}$	${ Displaystyle п_ {я} / п _ { mathrm {tot}}}$	моль / моль	частей на миллион, частей на миллиард, частей на миллион
мольное соотношение	${ displaystyle r_ {i}}$	${ Displaystyle п_ {я} / (п _ { mathrm {tot}} -n_ {я})}$	моль / моль	частей на миллион, частей на миллиард, частей на миллион
массовая доля	${ displaystyle w_ {i}}$	${ Displaystyle м_ {я} / м _ { mathrm {tot}}}$	кг / кг	частей на миллион, частей на миллиард, частей на миллион
соотношение масс	${ displaystyle zeta _ {я}}$	${ Displaystyle м_ {я} / (м _ { mathrm {tot}} -m_ {я})}$	кг / кг	частей на миллион, частей на миллиард, частей на миллион
объемная доля	${ displaystyle phi _ {я}}$	${ Displaystyle V_ {я} / сумма _ {j} V_ {j}}$	м³/ м³	частей на миллион, частей на миллиард, частей на миллион

Решения
Решение	Идеальное решение Водный раствор Твердый раствор Буферный раствор Флори – Хаггинс Смесь Приостановка Коллоидный Фазовая диаграмма Разделение фаз Эвтектическая точка Сплав Насыщенность Пересыщение Серийное разведение Разбавление (уравнение) Видимое молярное свойство Разрыв в смешиваемости
Концентрация и связанные количества	Молярная концентрация Массовая концентрация Числовая концентрация Объемная концентрация Нормальность Моляльность Мольная доля Массовая доля Изотопное изобилие Соотношение смешивания Тернарный сюжет
Растворимость	Равновесие растворимости Общее количество растворенных твердых веществ Решение Оболочка сольватации Энтальпия раствора Энергия решетки Закон Рауля Закон Генри Таблица растворимости (данные) График растворимости
Растворитель	(Категория) Константа диссоциации кислоты Протонный растворитель Неорганический неводный растворитель Решение Список информации о кипении и замерзании растворителей Коэффициент распределения Полярность Гидрофоб Гидрофил Липофильный Амфифил Лиониевый ион Лят-ион