Definicja stężenia (chemia)

W chemii słowo „stężenie” odnosi się do składników mieszaniny lub roztworu. Oto definicja koncentracji i przegląd różnych metod jej obliczania.

W chemii stężenie odnosi się do ilości substancji w określonej przestrzeni. Inną definicją jest to, że stężenie jest stosunkiem solute w rozwiązaniu jednego z nich rozpuszczalnik lub łącznie rozwiązanie. Koncentracja jest zwykle wyrażana w kategoriach masa za sztukę Tom. Jednak stężenie substancji rozpuszczonej można również wyrazić w mole lub jednostki objętości. Zamiast objętości stężenie może być na jednostkę masy. Chociaż zwykle stosuje się je do roztworów chemicznych, stężenie można obliczyć dla dowolnej mieszaniny.

Przykłady jednostek stężenia: g / cm³, kg / l, M, m, N, kg / L

Koncentracja jest określone matematycznie przez pobranie masy, moli lub objętości substancji rozpuszczonej i podzielenie jej przez masę, mole lub objętość roztworu (lub, rzadziej, rozpuszczalnik). Niektóre przykłady jednostek stężenia i wzorów obejmują:

• Molarność (M) - mole substancji rozpuszczonej / litry roztworu (nie rozpuszczalnik!)
• Stężenie masowe (kg / m³ lub g / L) - masa substancji rozpuszczonej / objętość roztworu
• Normalność (N) - gram aktywnych substancji / litry roztworu
• Molowość (m) - mole substancji rozpuszczonej / masa rozpuszczalnika (nie masa roztworu!)
• Procent masy (%) - masa substancji rozpuszczonej / roztworu masy x 100% (jednostki masy to ta sama jednostka dla substancji rozpuszczonej i roztworu)
• Stężenie objętościowe (bez jednostki) - objętość substancji rozpuszczonej / objętość mieszaniny (takie same jednostki objętości dla każdej)
• Stężenie liczbowe (1 / m³) - liczba jednostek (atomów, cząsteczek itp.) składnika podzielona przez całkowitą objętość mieszaniny
• Procent objętości (v / v%) - objętość substancji rozpuszczonej / roztworu objętościowego x 100% (objętości substancji rozpuszczonej i roztworu są w tych samych jednostkach)
• Frakcja molowa (mol / mol) - mole substancji rozpuszczonej / ogółem moli gatunków w mieszance
• Stosunek molowy (mol / mol) - mole substancji rozpuszczonej / ogółem moli wszystkich inny gatunki w mieszance
• Frakcja masowa (kg / kg lub części na) - masa jednej frakcji (może to być wiele substancji rozpuszczonych) / całkowita masa mieszaniny
• Stosunek masy (kg / kg lub części na) - masa substancji rozpuszczonej / masa wszystkich inny składniki w mieszaninie
• PPM (części na milion) - roztwór 100 ppm wynosi 0,01%. Notacja „części na”, choć nadal używana, została w dużej mierze zastąpiona ułamkiem molowym
• PPB (części na miliard) - zwykle stosowany do wyrażania zanieczyszczenia rozcieńczonych roztworów

Niektóre jednostki można konwertować z jednej na drugą. Jednak nie zawsze dobrym pomysłem jest konwersja między jednostkami opartymi na objętości roztworu na jednostki oparte na masie roztworu (lub odwrotnie), ponieważ na objętość ma wpływ temperatura.

W najściślejszym sensie nie wszystkie sposoby wyrażania składu roztworu lub mieszaniny należą do prostego terminu „stężenie”. Niektóre źródła tylko uznać stężenie masy, stężenie molowe, stężenie liczbowe i stężenie objętościowe za prawdziwe jednostki stężenia.

Dwa powiązane warunki to stężony i rozcieńczać. Stężony odnosi się do roztworów chemicznych, które mają wysokie stężenia dużej ilości substancji rozpuszczonej w roztworze. Mówi się, że jeśli roztwór jest skoncentrowany do punktu, w którym nie będzie już rozpuszczać się w rozpuszczalniku nasycony. Rozcieńczone roztwory zawierają niewielką ilość substancji rozpuszczonej w porównaniu z ilością rozpuszczalnika.

Aby zatężyć roztwór, należy dodać więcej cząstek substancji rozpuszczonej lub usunąć trochę rozpuszczalnika. Jeśli rozpuszczalnik jest nielotny, roztwór można zatężyć przez odparowanie lub odparowanie rozpuszczalnika.

Rozcieńczenia są wytwarzane przez dodanie rozpuszczalnika do bardziej stężonego roztworu. Powszechną praktyką jest przygotowywanie stosunkowo skoncentrowanego roztworu, zwanego roztworem podstawowym, i używanie go do przygotowywania bardziej rozcieńczonych roztworów. Ta praktyka skutkuje lepszą precyzją niż zwykłe mieszanie rozcieńczonego roztworu, ponieważ uzyskanie dokładnego pomiaru niewielkiej ilości substancji rozpuszczonej może być trudne. Do przygotowania wyjątkowo rozcieńczonych roztworów stosuje się seryjne rozcieńczenia. Aby przygotować rozcieńczenie, roztwór podstawowy dodaje się do kolby miarowej, a następnie rozcieńcza rozpuszczalnikiem do kreski.

• IUPAC, Compendium of Chemical Terminology, wyd. 2 („Gold Book”) (1997).