Konsentrasjon - Concentration

I kjemi er konsentrasjon overflod av en bestanddel delt på det totale volumet av en blanding. Flere typer matematisk beskrivelse kan skilles: massekonsentrasjon , molarkonsentrasjon , tallkonsentrasjon og volumkonsentrasjon . En konsentrasjon kan være hvilken som helst form for kjemisk blanding, men oftest oppløste stoffer og løsningsmidler i løsninger . Molar (mengde) konsentrasjon har varianter som normal konsentrasjon og osmotisk konsentrasjon .

Etymologi

Begrepet konsentrasjon kommer fra ordet konsentrat, fra den franske konsentratoren, fra con– + center, som betyr "å sette i sentrum".

Kvalitativ beskrivelse

Disse glassene som inneholder rødt fargestoff viser kvalitative endringer i konsentrasjon. Løsningene til venstre er mer fortynnede, sammenlignet med de mer konsentrerte løsningene til høyre.

Ofte på uformelt, ikke-teknisk språk beskrives konsentrasjon på en kvalitativ måte, ved bruk av adjektiv som "fortynnet" for løsninger med relativt lav konsentrasjon og "konsentrert" for løsninger med relativt høy konsentrasjon. For å konsentrere en løsning må man tilsette mer oppløst stoff (for eksempel alkohol), eller redusere mengden løsningsmiddel (for eksempel vann). For å fortynne en løsning må man derimot tilsette mer løsningsmiddel eller redusere mengden oppløst stoff. Med mindre to stoffer er blandbare , eksisterer det en konsentrasjon der ingen ytterligere oppløst stoff vil oppløses i en løsning. På dette tidspunktet sies løsningen å være mettet . Hvis ytterligere oppløst stoff tilsettes en mettet løsning, vil det ikke oppløses, bortsett fra under visse omstendigheter, når overmettelse kan forekomme. I stedet vil faseseparasjon forekomme, noe som fører til sameksisterende faser, enten helt separert eller blandet som en suspensjon . Metningspunktet avhenger av mange variabler som omgivelsestemperatur og den presise kjemiske beskaffenheten til løsningsmidlet og oppløsningen.

Konsentrasjoner kalles ofte nivåer , noe som gjenspeiler det mentale skjemaet for nivåer på den vertikale aksen til en graf , som kan være høye eller lave (for eksempel "høye serumnivåer av bilirubin" er konsentrasjoner av bilirubin i blodserumet som er større enn normalt ).

Kvantitativ notasjon

Det er fire størrelser som beskriver konsentrasjon:

Massekonsentrasjon

Massekonsentrasjonen er definert som massen til en bestanddel dividert med blandingens volum :

Den SI-enheten er kg / m 3 (lik g / l).

Molar konsentrasjon

Molekonsentrasjonen er definert som mengden av en bestanddel (i mol) dividert med blandingens volum :

Den SI-enheten er mol / m 3 . Imidlertid er det mer vanlig at enheten mol/L (= mol/dm 3 ) brukes.

Antall konsentrasjon

Antall konsentrasjon er definert som antall enheter av en bestanddel i en blanding delt på blandingens volum :

Den SI-enheten er 1 / m 3 .

Volumkonsentrasjon

Den volum-konsentrasjonen (som ikke må forveksles med volumfraksjon ) er definert som volumet av en bestanddel dividert med volumet av blandingen :

Siden den er dimensjonsløs, uttrykkes den som et tall, f.eks. 0,18 eller 18%; enheten er 1.

Det ser ut til å være ingen standard notasjon i engelsk litteratur. Brevet som brukes her er normativt i tysk litteratur (se Volumenkonzentration ).

Relaterte mengder

Flere andre mengder kan brukes til å beskrive sammensetningen av en blanding. Vær oppmerksom på at disse ikke skal kalles konsentrasjoner.

Normalitet

Normalitet er definert som molkonsentrasjonen delt med en ekvivalensfaktor . Siden definisjonen av ekvivalensfaktoren avhenger av kontekst (hvilken reaksjon som studeres), fraråder IUPAC og NIST bruk av normalitet.

Molalitet

(For ikke å forveksle med Molarity )

Molaliteten til en løsning er definert som mengden av en bestanddel (i mol) dividert med massen til løsningsmidlet ( ikke massen til løsningen):

Den SI-enhet for molaritet er mol / kg.

Mole fraksjon

Molfraksjonen er definert som mengden av en bestanddel (i mol) dividert med den totale mengden av alle bestanddeler i en blanding :

Den SI-enheten er mol / mol. Imidlertid brukes den avskrevne del-per-notasjonen ofte for å beskrive små molfraksjoner.

Mole forhold

Molforholdet er definert som mengden av en bestanddel delt på den totale mengden av alle andre bestanddeler i en blanding:

Hvis er mye mindre enn , er molforholdet nesten identisk med molfraksjonen.

Den SI-enheten er mol / mol. Imidlertid brukes den avskrevne del-per-notasjonen ofte for å beskrive små molforhold.

Massefraksjon

Massefraksjonen er brøkdelen av ett stoff med masse til massen av den totale blandingen , definert som:

Den SI-enheten er kg / kg. Imidlertid brukes den avskrevne del-per-notasjonen ofte for å beskrive små massefraksjoner.

Masseforhold

Masseforholdet er definert som massen til en bestanddel delt på totalmassen til alle andre bestanddeler i en blanding:

Hvis den er mye mindre enn , er masseforholdet nesten identisk med massefraksjonen.

Den SI-enheten er kg / kg. Imidlertid brukes den avskrevne del-per-notasjonen ofte for å beskrive små masseforhold.

Avhengig av volum og temperatur

Konsentrasjonen avhenger av variasjonen av løsningens volum med temperatur hovedsakelig på grunn av termisk ekspansjon.

Tabell over konsentrasjoner og relaterte mengder

Konsentrasjonstype Symbol Definisjon SI -enhet andre enheter
massekonsentrasjon eller kg/m 3 g/100 ml (= g/dL)
molar konsentrasjon mol/m 3 M (= mol/L)
tallkonsentrasjon 1/m 3 1/cm 3
volumkonsentrasjon m 3 /m 3
Relaterte mengder Symbol Definisjon SI -enhet andre enheter
normalitet mol/m 3 N (= mol/L)
molalitet mol/kg
mol fraksjon mol/mol ppm, ppb, ppt
molforhold mol/mol ppm, ppb, ppt
massefraksjon kg/kg ppm, ppb, ppt
masseforhold kg/kg ppm, ppb, ppt
Volumfraksjon m 3 /m 3 ppm, ppb, ppt

Se også

Referanser