Koncentration - Concentration

Inom kemi är koncentrationen överflödet av en beståndsdel dividerat med den totala volymen av en blandning. Flera typer av matematisk beskrivning kan särskiljas: massakoncentration , molkoncentration , talkoncentration och volymkoncentration . En koncentration kan vara vilken typ av kemisk blandning som helst, men oftast är lösningar och lösningsmedel i lösningar . Molar (mängd) koncentration har varianter såsom normal koncentration och osmotisk koncentration .

Etymologi

Termen koncentration kommer från ordet koncentrat, från den franska koncentratorn, från con– + center, vilket betyder "att sätta i centrum".

Kvalitativ beskrivning

Dessa glasögon som innehåller rött färgämne visar kvalitativa förändringar i koncentrationen. Lösningarna till vänster är mer utspädda, jämfört med de mer koncentrerade lösningarna till höger.

Ofta beskrivs koncentrationen på ett informellt, icke-tekniskt språk på ett kvalitativt sätt, genom användning av adjektiv som "utspädd" för lösningar med relativt låg koncentration och "koncentrerad" för lösningar med relativt hög koncentration. För att koncentrera en lösning måste man tillsätta mer löst ämne (till exempel alkohol) eller minska mängden lösningsmedel (till exempel vatten). För att späda ut en lösning måste man däremot tillsätta mer lösningsmedel eller minska mängden löst ämne. Om inte två ämnen är blandbara finns det en koncentration vid vilken inget ytterligare löst ämne kommer att lösa sig i en lösning. Vid denna tidpunkt sägs lösningen vara mättad . Om ytterligare löst ämne tillsätts till en mättad lösning, löses det inte, förutom under vissa omständigheter, när övermättnad kan inträffa. Istället kommer fasseparation att ske, vilket leder till samexisterande faser, antingen helt separerade eller blandade som en suspension . Mättnadspunkten beror på många variabler såsom omgivningstemperatur och lösningsmedlets och lösta ämnes exakta kemiska beskaffenhet.

Koncentrationer kallas ofta nivåer , vilket återspeglar det mentala schemat för nivåer på den vertikala axeln i en graf , som kan vara höga eller låga (till exempel "höga serumnivåer av bilirubin" är koncentrationer av bilirubin i blodserumet som är större än normalt ).

Kvantitativ notering

Det finns fyra mängder som beskriver koncentration:

Masskoncentration

Masskoncentrationen definieras som massan av en beståndsdel dividerat med blandningens volym : ${\ displaystyle \ rho _ {i}}$ ${\ displaystyle m_ {i}}$ ${\ displaystyle V}$

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

Den SI-enheten är kg / m ³ (lika med g / L).

Molär koncentration

Molkoncentrationen definieras som mängden av en beståndsdel (i mol) dividerat med blandningens volym : ${\ displaystyle c_ {i}}$ ${\ displaystyle n_ {i}}$ ${\ displaystyle V}$

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

Den SI-enheten är mol / m ³ . Emellertid används vanligare mol/L (= mol/dm ³ ).

Talkoncentration

Talkoncentrationen definieras som antalet enheter av en beståndsdel i en blandning dividerat med blandningens volym : ${\ displaystyle C_ {i}}$ ${\ displaystyle N_ {i}}$ ${\ displaystyle V}$

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

Den SI-enheten är en / m ³ .

Volymkoncentration

Den volymkoncentration (ej att förväxla med volymfraktionen ) definieras som volymen av en beståndsdel dividerad med volymen av blandningen : ${\ displaystyle \ sigma _ {i}}$ ${\ displaystyle V_ {i}}$ ${\ displaystyle V}$

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

Eftersom den är dimensionslös uttrycks den som ett tal, t.ex. 0,18 eller 18%; dess enhet är 1.

Det verkar inte finnas någon standardnotation i engelsk litteratur. Brevet som används här är normativt i tysk litteratur (se Volumenkonzentration ). ${\ displaystyle \ sigma _ {i}}$

Relaterade mängder

Flera andra mängder kan användas för att beskriva sammansättningen av en blandning. Observera att dessa inte ska kallas koncentrationer.

Normalitet

Normalitet definieras som molkoncentrationen dividerat med en ekvivalensfaktor . Eftersom definitionen av ekvivalensfaktorn beror på kontext (vilken reaktion som studeras) avskräcker IUPAC och NIST från att använda normalitet. ${\ displaystyle c_ {i}}$ ${\ displaystyle f _ {\ mathrm {eq}}}$

Molalitet

(Får inte förväxlas med Molarity )

Molaliteten för en lösning definieras som mängden av en beståndsdel (i mol) dividerat med lösningsmedlets massa ( inte lösningens massa): ${\ displaystyle b_ {i}}$ ${\ displaystyle n_ {i}}$ ${\ displaystyle m _ {\ mathrm {lösningsmedel}}}$

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

Den SI-enheten för molalitet är mol / kg.

Molfraktion

Molfraktionen definieras som mängden av en beståndsdel (i mol) dividerat med den totala mängden av alla beståndsdelar i en blandning : ${\ displaystyle x_ {i}}$ ${\ displaystyle n_ {i}}$ ${\ displaystyle n _ {\ mathrm {tot}}}$

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

Den SI-enheten är mol / mol. Den avskrivna del-per-notationen används dock ofta för att beskriva små molfraktioner.

Molförhållande

Molförhållandet definieras som mängden av en beståndsdel dividerat med den totala mängden av alla andra beståndsdelar i en blandning: ${\ displaystyle r_ {i}}$ ${\ displaystyle n_ {i}}$

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

Om är mycket mindre än är molförhållandet nästan identiskt med molfraktionen. ${\ displaystyle n_ {i}}$ ${\ displaystyle n _ {\ mathrm {tot}}}$

Den SI-enheten är mol / mol. Den avskrivna del-per-notationen används dock ofta för att beskriva små molförhållanden.

Massfraktion

Massfraktionen är fraktionen av ett ämne med massa till massan av den totala blandningen , definierad som: ${\ displaystyle w_ {i}}$ ${\ displaystyle m_ {i}}$ ${\ displaystyle m _ {\ mathrm {tot}}}$

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

Den SI-enheten är kg / kg. Emellertid används den föråldrade delen per notation ofta för att beskriva små massfraktioner.

Massförhållande

Massförhållandet definieras som massan av en beståndsdel dividerat med den totala massan av alla andra beståndsdelar i en blandning: ${\ displaystyle \ zeta _ {i}}$ ${\ displaystyle m_ {i}}$

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

Om är mycket mindre än är massförhållandet nästan identiskt med massfraktionen. ${\ displaystyle m_ {i}}$ ${\ displaystyle m _ {\ mathrm {tot}}}$

Den SI-enheten är kg / kg. Den utfasade del-per-notationen används dock ofta för att beskriva små massförhållanden.

Beroende på volym och temperatur

Koncentrationen beror på variationen av lösningens volym med temperatur på grund av huvudsakligen termisk expansion.

Tabell över koncentrationer och relaterade kvantiteter

Koncentrationstyp	Symbol	Definition	SI -enhet	andra enheter
masskoncentration	${\ displaystyle \ rho _ {i}}$ eller ${\ displaystyle \ gamma _ {i}}$	${\ displaystyle m_ {i}/V}$	kg/m ³	g/100mL (= g/dL)
molkoncentration	${\ displaystyle c_ {i}}$	${\ displaystyle n_ {i}/V}$	mol/m ³	M (= mol/L)
antal koncentration	${\ displaystyle C_ {i}}$	${\ displaystyle N_ {i}/V}$	1/m ³	1/cm ³
volymkoncentration	${\ displaystyle \ sigma _ {i}}$	${\ displaystyle V_ {i}/V}$	m ³ /m ³
Relaterade mängder	Symbol	Definition	SI -enhet	andra enheter
normalitet		${\ displaystyle c_ {i}/f _ {\ mathrm {eq}}}$	mol/m ³	N (= mol/L)
molalitet	${\ displaystyle b_ {i}}$	${\ displaystyle n_ {i}/m _ {\ mathrm {lösningsmedel}}}$	mol/kg
molfraktion	${\ displaystyle x_ {i}}$	${\ displaystyle n_ {i}/n _ {\ mathrm {tot}}}$	mol/mol	ppm, ppb, ppt
molförhållande	${\ displaystyle r_ {i}}$	${\ displaystyle n_ {i}/(n _ {\ mathrm {tot}} -n_ {i})}$	mol/mol	ppm, ppb, ppt
massfraktion	${\ displaystyle w_ {i}}$	${\ displaystyle m_ {i}/m _ {\ mathrm {tot}}}$	kg/kg	ppm, ppb, ppt
massförhållande	${\ displaystyle \ zeta _ {i}}$	${\ displaystyle m_ {i}/(m _ {\ mathrm {tot}} -m_ {i})}$	kg/kg	ppm, ppb, ppt
volymfraktion	${\ displaystyle \ phi _ {i}}$	${\ displaystyle V_ {i}/\ sum _ {j} V_ {j}}$	m ³ /m ³	ppm, ppb, ppt

Languages

In other projects