Koncentrationsdefinition (kemi)

I kemi hänför sig ordet "koncentration" till komponenterna i en blandning eller lösning. Här är definitionen av koncentration och en titt på olika metoder som används för att beräkna den.

Koncentrationsdefinition

Inom kemi, koncentration avser mängden av ett ämne per definierat utrymme. En annan definition är att koncentration är förhållandet mellan löst ämne i en lösning till antingen lösningsmedel eller total lösning. Koncentration uttrycks vanligen i massa per volym per enhet. Emellertid kan koncentrationen av löst ämne också uttryckas i mol eller volymenheter. I stället för volym, kan koncentrationen vara per enhetsmassa. Medan vanligtvis appliceras på kemiska lösningar kan koncentrationen beräknas för vilken blandning som helst.

Två relaterade termer är koncentrerad och utspädd. Koncentrerad avser kemiska lösningar som har höga koncentrationer av en stor mängd lösta ämnen i lösningen. Utspädda lösningar innehåller en liten mängd lösningsmedel jämfört med mängden lösningsmedel. Om en lösning koncentreras till den punkt där inget mer löst ämne kommer att lösas upp i lösningsmedlet sägs det vara mättad.

Enhetsexempel på koncentration: g / cm³, kg / l, M, m, N, kg / l

Hur man beräknar koncentration

Koncentrationen bestäms matematiskt genom att ta massan, mol eller volymen av löst ämne och dela den med massan, mol eller volymen av lösningen (eller mindre vanligtvis lösningsmedlet). Några exempel på koncentrationsenheter och formler inkluderar:

Molaritet (M) - mol löst / liter lösning (inte lösningsmedel!)
Masskoncentration (kg / m³ eller g / L) - massa av löst / volym av lösningen
Normalitet (N) - gram aktiv lösning / liter lösning
Molalitet (m) - mol löst / massa lösningsmedel (inte lösningens massa!)
Massprocent (%) - masslösning / masslösning x 100% (massenheter är samma enhet för både löst och lösning)
Volymkoncentration (ingen enhet) - volym löst / volym blandning (samma volymenheter för varje)
Antalkoncentration (1 / m³) - antal enheter (atomer, molekyler, etc.) för en komponent dividerad med blandningens totala volym
Volymprocent (v / v%) - volymlösning / volymlösning x 100% (lösta volymer och lösningsvolymer är i samma enheter)
Molfraktion (mol / mol) - mol lösta / totala mol arter i blandningen
Molförhållande (mol / mol) - mol lösta / totala mol av alla Övrig arter i blandningen
Massfraktion (kg / kg eller delar per) - massa av en fraktion (kan vara flera lösta ämnen) / blandningens totala massa
Massförhållande (kg / kg eller delar per) - massa av löst / massa av alla Övrig beståndsdelar i blandningen
PPM (delar per miljon) - en lösning på 100 ppm är 0,01%. Noteringen "delar per", medan den fortfarande används, har till stor del ersatts av molfraktion.
PPB (delar per miljard) - vanligtvis används för att uttrycka kontaminering av utspädda lösningar

Vissa enheter kan konverteras från en till en annan, men det är inte alltid en bra idé att konvertera mellan enheter baserade på lösningsvolymen till de baserade på lösningens massa (eller vice versa) eftersom volymen påverkas av temperaturen.

Strikt definition av koncentration

I den striktaste meningen benämns inte alla medel för att uttrycka kompositionen för en lösning eller blandning "koncentration". Vissa källor endast anser masskoncentration, molkoncentration, antalkoncentration och volymkoncentration som verkliga koncentrationsenheter.

Koncentration kontra utspädning

En annan vanlig användning av termen "koncentration" avser hur koncentrerad en lösning är. EN koncentrerad lösning innehåller så mycket lösta ämnen som det kan hålla. Kemister föredrar ofta att kalla en sådan lösning mättad. Däremot sägs en lösning som innehåller få lösta partiklar vara utspädd.

För att koncentrera en lösning måste antingen fler lösta partiklar tillsättas eller något lösningsmedel måste avlägsnas. Om lösningsmedlet är icke-flyktigt kan en lösning koncentreras genom avdunstning eller avkokning av lösningsmedel.

Utspädningar görs genom att tillsätta lösningsmedel till en mer koncentrerad lösning. Det är vanligt att förbereda en relativt koncentrerad lösning, kallad en stamlösning, och använda den för att bereda mer utspädda lösningar. Denna praxis resulterar i bättre precision än att bara blanda upp en utspädd lösning eftersom det kan vara svårt att få en noggrann mätning av en liten mängd lösta ämnen. Seriella spädningar används för att framställa extremt utspädda lösningar. För att framställa en utspädning sätts stamlösningen till en volumetrisk kolv och späds sedan med lösningsmedel till märket.

Källa

IUPAC, Compendium of Chemical Terminology, 2: a upplagan. ("Guldboken") (1997).

Vetenskap