Blandingskoncentration

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 2. maj 2021; verifikation kræver 31 redigeringer .

Koncentrationen eller andelen af en blandingskomponent er en mængde, der kvantitativt karakteriserer indholdet af en komponent i forhold til hele blandingen . IUPAC - terminologi under koncentrationen af en komponent forstår fire størrelser: forholdet mellem molæren eller den numeriske mængde af komponenten, dens masse eller volumen udelukkende til volumenet af opløsningen [1] (typiske måleenheder er henholdsvis mol /l, l −1 , g/l og en dimensionsløs mængde ). Andelen af IUPAC-komponenten kaldes det dimensionsløse forhold mellem en af tre ens mængder - masse, volumen eller mængde af stof. [2]Men i hverdagen kan udtrykket "koncentration" også bruges om fraktioner, der ikke er volumenfraktioner, samt for forhold, der ikke er beskrevet af IUPAC. Begge udtryk kan anvendes på enhver blanding, inklusive mekaniske blandinger , men anvendes oftest på mørtler .

Der kan skelnes mellem flere typer af matematiske beskrivelser: massekoncentration, molær koncentration, partikelkoncentration og volumenkoncentration [3] .

Massebrøk

Massefraktion

definition	Massefraktionen af en komponent er forholdet mellem massen af denne komponent og summen af masserne af alle komponenter.
betegnelse	$w$ — ifølge IUPAC-anbefalinger [4] . $\omega$ - oftere i russisksproget litteratur. I den tekniske litteratur: ${\bar {x))$ - for massefraktionen af den flydende blanding ${\bar {y))$ - for massefraktionen af gasblandingen
enheder	del, % masse (for udtryk i % masse skal du gange det angivne udtryk med 100 %)
formel	$\omega _{\mathrm {B} }={\frac {m_{\mathrm {B} }}{m}}$ hvor: ω B er massefraktionen af komponent B m B er massen af komponent B; $m$ er den samlede masse af alle komponenter i blandingen.

I binære opløsninger er der ofte et en-til-en ( funktionelt ) forhold mellem densiteten af opløsningen og dens koncentration (ved en given temperatur). Dette gør det muligt i praksis at bestemme koncentrationen af vigtige opløsninger ved hjælp af et densimeter ( alkoholmåler , saccharimeter , laktometer ). Nogle hydrometre er ikke gradueret i densitetsværdier, men direkte i opløsningens koncentration ( alkohol , fedt i mælk, sukker). Det skal huskes, at for nogle stoffer har opløsningens tæthedskurve et maksimum, i dette tilfælde udføres to målinger: direkte og med en let fortynding af opløsningen.

Ofte, for at udtrykke koncentration (for eksempel svovlsyre i batterielektrolyt ) , bruger de simpelthen deres tæthed. Hydrometre ( densimetre , tæthedsmålere ) er almindelige , designet til at bestemme koncentrationen af opløsninger af stoffer.

Volumenbrøk

definition	Volumenfraktion - forholdet mellem komponentens volumen og summen af komponenternes volumener før blanding.
betegnelse	$\phi _{\mathrm {B} }$
enheder	brøkdele af en enhed % vol (IUPAC anbefaler ikke at tilføje yderligere etiketter efter %-tegnet)
formel	${\displaystyle \phi _{\mathrm {B} }={\frac {V_{\mathrm {B} }}{\sum V_{i))))$ , hvor: $\phi _{\mathrm {B} }$ er volumenbrøken af komponent B, V B er volumenet af komponent B; ${\displaystyle \sum V_{i))$ - summen af volumen af alle komponenter før blanding.

Når du blander væsker, kan deres samlede volumen falde, så du bør ikke erstatte summen af komponenternes volumener med volumenet af blandingen.

Som nævnt ovenfor er der hydrometre designet til at bestemme koncentrationen af opløsninger af visse stoffer. Sådanne hydrometre er ikke gradueret med hensyn til densitet, men direkte i opløsningens koncentration. For almindelige opløsninger af ethylalkohol , hvis koncentration normalt udtrykkes som en volumenprocent, kaldes sådanne hydrometre alkoholmålere eller andrometre .

Molaritet ( molær volumen koncentration )

Molær koncentration (molaritet, molaritet [5] )

definition	Molaritet er mængden af stof (antal mol) af en komponent pr. volumenenhed af blandingen.
betegnelse	Ifølge IUPAC-anbefalingen er det angivet med bogstavet eller , hvor B er det stof, hvis koncentration er angivet. [6] $c$ $[B]$
enheder	I SI-systemet - mol / m³ I praksis, oftere - mol / l eller mmol / l. Udtrykket "i molaritet" bruges også. Måske en anden betegnelse for den molære koncentration, som normalt betegnes med M. Så en opløsning med en koncentration på 0,5 mol / l kaldes 0,5-molær, skriv "0,5 M". Bemærk: "mol" skrives efter tallet, ligesom "cm", "kg" osv. skrives efter tallet, uden at falde i tilfælde.
formel	${c_{\mathrm {B} }}={\frac {n_{\mathrm {B} }}{V}}$ , hvor: ${\displaystyle n_{\mathrm {B} ))$ er mængden af stoffet i komponenten, mol; V er blandingens samlede volumen, l

Normal koncentration ( molær ækvivalent koncentration , " normalitet ")

definition	Normal koncentration - antallet af ækvivalenter af et givet stof i 1 liter af blandingen.
betegnelse	$C_{N}(B)$ ... _ $C_{H}(B)$ $c(f_{eq}~\mathrm {B} )$
enheder	Den normale koncentration er udtrykt i mol-ækvivalenter/l eller g-ækvivalenter/l (betyder molækvivalenter). Forkortelserne " n " eller " N " bruges til at registrere koncentrationen af sådanne opløsninger. For eksempel kaldes en opløsning indeholdende 0,1 mol-ækv/l decinormal og skrives som 0,1 n .
formel	$c(f_{eq}~\mathrm {B} )=c{\big (}(1/z)~\mathrm {B} {\big )}=z\cdot c_{\mathrm {B} }=z\cdot {\frac {n_{\mathrm {B} }}{V}}={\frac {1}{f_{eq}}}\cdot {\frac {n_{\mathrm {B} } }{V}}$ , hvor: ${\displaystyle n_{\mathrm {B} ))$ er mængden af stoffet i komponenten, mol; $V$ - blandingens samlede volumen, liter; $z$ er ækvivalenstallet ( ækvivalensfaktor ). $f_{{eq}}=1/z$

Den normale koncentration kan variere afhængigt af den reaktion, stoffet er involveret i. For eksempel vil en én molær opløsning af H 2 SO 4 være en normal, hvis den er beregnet til at reagere med en alkali til dannelse af kaliumhydrogensulfat KHSO 4 , og to normal, hvis den skal reagere og danne K 2 SO 4 .

Mol ( molær ) fraktion

Molær ( molær ) fraktion

definition	Molfraktion - forholdet mellem antallet af mol af en given komponent og det samlede antal mol af alle komponenter.
betegnelse	IUPAC anbefaler at molfraktionen betegnes med bogstavet (og for gasser - ) [7] , også i litteraturen er der betegnelser , . $x$ $y$ $\chi$ $x$
enheder	Brøkdele af en enhed eller % mol (IUPAC anbefaler ikke at tilføje yderligere etiketter efter %-tegnet)
formel	$x_{\mathrm {B} }={\frac {n_{\mathrm {B} }}{\sum n_{i}}}$ , hvor: $x_{\mathrm {B} }$ er molfraktionen af komponent B; ${\displaystyle n_{\mathrm {B} ))$ er mængden af komponent B, mol; $\sum n_{i}$ er summen af mængderne af alle komponenter.

Molfraktionen kan fx bruges til at kvantificere niveauet af forurening i luften, mens den ofte udtrykkes i parts per million (ppm - fra det engelske parts per million ). Men som med andre dimensionsløse mængder bør den mængde, som den angivne værdi refererer til, for at undgå forvirring angives.

Molalitet ( molvægt koncentration , molær koncentration )

Molær koncentration (molalitet, [5] molvægtkoncentration)

definition	Molær koncentration (molalitet, [5] molvægtkoncentration) er mængden af opløst stof (antal mol) i 1000 g opløsningsmiddel.
betegnelse	$m$ Bemærk: For ikke at blive forvekslet med masse, i de formler, hvor der anvendes molalitet, er masse angivet som $g$
enheder	mol/kg. Udtrykket i "molalitet" er også almindeligt. Så en opløsning med en koncentration på 0,5 mol/kg kaldes 0,5- mol .
formel	${m_{\mathrm {B} }}={\frac {n_{\mathrm {B} }}{m_{\mathrm {A} }}}$ , hvor: ${\displaystyle n_{\mathrm {B} ))$ - mængden af opløst stof , mol ; ${\displaystyle m_{\mathrm {A} ))$ er opløsningsmidlets masse, kg.

Der skal lægges særlig vægt på det faktum, at på trods af ligheden mellem navne er molær koncentration og molalitet forskellige værdier. Først og fremmest, i modsætning til den molære koncentration, når koncentrationen udtrykkes i molalitet, udføres beregningen på opløsningsmidlets masse og ikke på opløsningens volumen. Molalitet, i modsætning til molær koncentration, afhænger ikke af temperaturen.

Massekoncentration (titer)

definition	Massekoncentration er forholdet mellem massen af et opløst stof og volumenet af en opløsning.
betegnelse	$\gamma$ eller - efter anbefaling fra IUPAC [8] . $\rho$ $T$ — i analytisk kemi
enheder	del, % masse (for udtryk i % masse skal du gange det angivne udtryk med 100 %)
formel	$\rho _{\mathrm {B} }={\frac {m_{\mathrm {B} }}{V}}$ . hvor: ${\displaystyle m_{\mathrm {B} ))$ er massen af det opløste stof; $V$ er opløsningens samlede volumen;

I analytisk kemi bruges begrebet titer for et opløst eller analytisk stof (angivet med bogstavet ). $T$

Partikelkoncentration

definition	Koncentrationen af partikler er forholdet mellem antallet af partikler N og volumenet V , hvori de er placeret
betegnelse	$C$ - efter anbefaling fra IUPAC [9] . betegnelsen er dog også almindelig (ikke at forveksle med mængden af stof). $n$
enheder	m −3 - i SI -systemet , 1/l
formel	$C_{\mathrm {B} }={\frac {N_{\mathrm {B} }}{V}}={\frac {n_{\mathrm {B} }\cdot N_{\mathrm {A } }}{V}}=c_{\mathrm {B} }\cdot N_{\mathrm {A} }$ , hvor: $N_{\mathrm {B} }$ er antallet af partikler, $V$ - volumen, ${\ce {n_{\mathrm {B} }}}$ er mængden af stof B, ${\displaystyle N_{\mathrm {A} ))$ er Avogadro konstanten , ${\displaystyle c_{\mathrm {B} ))$ er den molære koncentration af B.

Vægt-volumen (masse-volumen) procenter

Nogle gange er der brug af den såkaldte "vægt-volumenprocent" [10] , som svarer til massekoncentrationen af et stof, hvor enheden g/(100 ml) erstattes af en procentdel. Denne udtryksmåde bruges for eksempel i spektrofotometri , hvis molmassen af stoffet er ukendt, eller hvis sammensætningen af blandingen er ukendt, og også traditionelt i farmakopéanalyse . [11] Det er værd at bemærke, at da masse og volumen har forskellige dimensioner, er brugen af procenter for deres forhold formelt forkert. Desuden anbefaler International Bureau of Weights and Measures [12] og IUPAC [13] ikke at tilføje yderligere etiketter (for eksempel "% (m/m)" for at angive massefraktion) til måleenheder.

Andre måder at udtrykke koncentration på

Der er andre, almindelige inden for visse områder af viden eller teknologi, metoder til at udtrykke koncentration. Ved fremstilling af syreopløsninger i laboratoriepraksis er det f.eks. ofte angivet, hvor mange volumendele vand, der falder på en volumendel koncentreret syre (f.eks. 1:3). Nogle gange bruges også masseforholdet (forholdet mellem massen af det opløste stof og opløsningsmidlets masse) og forholdet mellem volumener (tilsvarende forholdet mellem det opløste stofs volumen og opløsningsmidlets volumen).

Anvendeligheden af metoder til at udtrykke koncentrationen af opløsninger, deres egenskaber

På grund af det faktum, at molalitet, massefraktion, molfraktion ikke inkluderer volumenværdier, forbliver koncentrationen af sådanne opløsninger uændret, når temperaturen ændres. Molaritet, volumenfraktion, titer, normalitet ændres med temperaturen, efterhånden som tætheden af opløsninger ændres. Det er molalitet, der bruges i formlerne til at hæve kogepunktet og sænke frysepunktet for opløsninger.

Forskellige typer af udtryk for koncentrationen af opløsninger anvendes i forskellige aktivitetsområder, i overensstemmelse med brugervenlighed og fremstilling af opløsninger af givne koncentrationer. Således er titeren af en opløsning praktisk i analytisk kemi til volumemetri ( titrimetrisk analyse ) osv.

Formler for overgangen fra et udtryk for koncentration til et andet

Afhængigt af den valgte formel varierer konverteringsfejlen fra nul til en decimal.

Fra molaritet til normalitet

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

hvor:

${c_{\mathrm {B} }}$ — molær koncentration, mol/l;
$z$ er ækvivalensnummeret .

Fra molaritet til titer

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

hvor:

${c_{\mathrm {B} }}$ — molær koncentration;
$M$ er molmassen af det opløste stof.

Hvis den molære koncentration er udtrykt i mol/l, og den molære masse er udtrykt i g/mol, så skal den for at udtrykke svaret i g/ml divideres med 1000 ml/l.

Fra massefraktion til molaritet

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

hvor:

${\displaystyle c_{\mathrm {B} ))$ er den molære koncentration af stof B
$\rho$ er densiteten af opløsningen;
$\omega _{\mathrm {B} }$ er massefraktionen af stof B;
$M(\mathrm {B} )$ er molmassen af stof B.

Hvis densiteten af opløsningen er udtrykt i g/ml, og den molære masse i g/mol, så for at udtrykke svaret i mol/l, skal udtrykket ganges med 1000 ml/l. Hvis massefraktionen er udtrykt i procent, så skal udtrykket også divideres med 100 %.

Fra massebrøk til billedtekst

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

hvor:

$\rho$ er densiteten af opløsningen, g/ml;
$\omega$ - massefraktion af det opløste stof, i fraktioner af 1;

Fra molalitet til molalitet

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

hvor:

${\displaystyle m_{\mathrm {B} ))$ - molalitet
$\mathrm {m} (A)$ er massen af opløsningsmidlet,
$V$ er det samlede volumen af opløsningen,

Fra molalitet til molbrøk

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

hvor:

${\displaystyle m_{\mathrm {B} ))$ - molalitet
$M(\mathrm {A} )$ er opløsningsmidlets molære masse.

Hvis molaliteten er udtrykt i mol/kg, og opløsningsmidlets molære masse er i g/mol, skal enheden i formlen repræsenteres som 1000 g/kg, så led i nævneren har samme måleenheder .

Pivottabel

Formler for overgangen fra et udtryk for koncentration til et andet

			ω B	φ B	x B	c B	C B	m B	T B
massefraktion	å/å	ω B	$\omega _{\mathrm {B} }={\frac {\mathrm {m} (B)}{\mathrm {m} }}$	$\omega _{\mathrm {B} }=\phi _{\mathrm {B} }{\frac {\rho (B)}{\rho ))$	$\omega _{B}={\frac {1}({\frac {M_{\mathrm {A} }}{M_{\mathrm {B} }}}({\frac {1}{x_ {\mathrm {B} }}}-1)+1}}$	$\omega _{B}={\frac {M_{B}\cdot c_{\mathrm {B} }}{\rho }}$	${\displaystyle \omega _{B}={\frac {M_{B}\cdot c_{\mathrm {B} }}{\rho \cdot N_{A))))$	$\omega _{\mathrm {B} }={\frac {m_{\mathrm {B} }}{m_{\mathrm {B} }+{\frac {1}{M_{B}}} }}$	$\omega _{B}={\frac {T_{B}}{\rho }}$
volumenfraktion	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-ækv/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 opløsning	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	${T_{B}}={\rho }\cdot {\omega _{B}}$			${T_{B}}={c_{\mathrm {B} }}\cdot {M}$			$T_{\mathrm {B} }={\frac {\mathrm {m} (B)}{V))$

${\displaystyle m_{\mathrm {B} ))$ er molaliteten af stof B,
$\mathrm {m} (B)$ er massen af stof B,
$\mathrm {m} (A)$ er massen af opløsningsmidlet,
$\mathrm {m}$ - massen af opløsningen,
$T_{B}$ — titer (massekoncentration) B,
$\rho (B)$ er massefylden af stof B,
$\rho$ er densiteten af opløsningen,
$V$ er det samlede volumen af opløsningen,
${\displaystyle N_{\mathrm {A} ))$ er Avogadro konstanten ,
$N_{\mathrm {B} }$ er antallet af partikler af stof B,
${\displaystyle n_{\mathrm {B} ))$ - mængden af stof B,
$n$ - mængden af opløsning,
$M$ - molær masse ,

Noter

↑ International Union of Pure and Applied Chemistry. koncentration (engelsk) // IUPAC Compendium of Chemical Terminology. — Research Triagle Park, NC: IUPAC. — ISBN 0967855098 . - doi : 10.1351/goldbook.C01222 . Arkiveret fra originalen den 20. juli 2018.
↑ International Union of Pure and Applied Chemistry. fraktion (engelsk) // IUPAC Compendium of Chemical Terminology. — Research Triagle Park, NC: IUPAC. — ISBN 0967855098 . - doi : 10.1351/goldbook.F02494 . Arkiveret fra originalen den 20. august 2018.
↑ IUPAC Gold Book internetudgave: " koncentration ".
↑ International Union of Pure and Applied Chemistry. IUPAC Gold Book - massefraktion, w (engelsk) . goldbook.iupac.org. Hentet 11. december 2018. Arkiveret fra originalen 13. december 2018.
↑ 1 2 3 Z. Sobecka, W. Choiński, P. Majorek. Ordbog for kemi og kemisk teknologi: på seks sprog: engelsk / tysk / spansk / fransk / polsk / russisk . — Elsevier, 2013-09-24. - S. 641. - 1334 s. — ISBN 9781483284439 .
↑ International Union of Pure and Applied Chemistry. IUPAC Gold Book - mængdekoncentration , ca. goldbook.iupac.org. Hentet 11. december 2018. Arkiveret fra originalen 21. december 2018.
↑ International Union of Pure and Applied Chemistry. IUPAC Gold Book - mængdefraktion, x (y for gasformige blandinger ) . goldbook.iupac.org. Hentet 11. december 2018. Arkiveret fra originalen 22. december 2018.
↑ International Union of Pure and Applied Chemistry. IUPAC Gold Book - massekoncentration, γ, ρ (engelsk) . goldbook.iupac.org. Hentet 16. december 2018. Arkiveret fra originalen 7. december 2018.
↑ International Union of Pure and Applied Chemistry. IUPAC Gold Book - talkoncentration, C,n (engelsk) . goldbook.iupac.org. Hentet 11. december 2018. Arkiveret fra originalen 22. december 2018.
↑ Metoder til fremstilling af opløsninger hos MedKurs. Ru . Hentet 24. april 2012. Arkiveret fra originalen 29. oktober 2012. (ubestemt)
↑ Bernstein I. Ya. , Kaminsky Yu. L. Spektrofotometrisk analyse i organisk kemi. - 2. udg. - Leningrad: Kemi, 1986. - s. 5
↑ Det internationale enhedssystem (SI) (utilgængeligt link) . www.bipm.org. Hentet 23. december 2018. Arkiveret fra originalen 14. august 2017. (ubestemt)
↑ Mængder, enheder og symboler i fysisk kemi (link ikke tilgængeligt) . www.iupac.org. Hentet 23. december 2018. Arkiveret fra originalen 20. december 2016. (ubestemt)

Ordbøger og encyklopædier	Great Soviet (1 udg.) Britannica (online)
I bibliografiske kataloger	GND : 4125568-9

Blandingskoncentration

Massebrøk

Volumenbrøk

Molaritet ( molær volumen koncentration )

Normal koncentration ( molær ækvivalent koncentration , " normalitet ")

Mol ( molær ) fraktion

Molalitet ( molvægt koncentration , molær koncentration )

Massekoncentration (titer)

Partikelkoncentration

Vægt-volumen (masse-volumen) procenter

Andre måder at udtrykke koncentration på

Anvendeligheden af ​​metoder til at udtrykke koncentrationen af ​​opløsninger, deres egenskaber

Formler for overgangen fra et udtryk for koncentration til et andet

Fra molaritet til normalitet

Fra molaritet til titer

Fra massefraktion til molaritet

Fra massebrøk til billedtekst

Fra molalitet til molalitet

Fra molalitet til molbrøk

Pivottabel

Noter

Anvendeligheden af metoder til at udtrykke koncentrationen af opløsninger, deres egenskaber