Koncentrace směsi

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 2. května 2021; ověření vyžaduje 31 úprav .

Koncentrace nebo podíl složky směsi je veličina, která kvantitativně charakterizuje obsah složky vzhledem k celé směsi. Terminologie IUPAC pod koncentrací složky rozumí čtyři veličiny: poměr molárního nebo číselného množství složky, její hmotnosti nebo objemu výhradně k objemu roztoku [1] (typickými jednotkami měření jsou mol /l, l −1 , g/l a bezrozměrné množství ). Podíl složky IUPAC se nazývá bezrozměrný poměr jedné ze tří podobných veličin - hmotnosti, objemu nebo množství látky. [2]V běžném životě však lze termín „koncentrace“ použít i pro frakce, které nejsou objemovými, stejně jako pro poměry, které IUPAC nepopisuje. Oba termíny lze použít pro jakoukoli směs, včetně mechanických směsí , ale nejčastěji se používají pro malty .

Lze rozlišit několik typů matematického popisu: hmotnostní koncentraci, molární koncentraci, koncentraci částic a objemovou koncentraci [3] .

Hmotnostní zlomek

definice	Hmotnostní zlomek složky je poměr hmotnosti této složky k součtu hmotností všech složek.
označení	$w$ — podle doporučení IUPAC [4] . $\omega$ - častěji v ruskojazyčné literatuře. V technické literatuře: ${\bar {x))$ - pro hmotnostní zlomek kapalné směsi ${\bar {y))$ - pro hmotnostní zlomek plynné směsi
Jednotky	podíl, % hmotnosti (pro vyjádření v % hmotnosti vynásobte zadaný výraz 100 %)
vzorec	$\omega _{\mathrm {B} }={\frac {m_{\mathrm {B} }}{m}}$ kde: ω B je hmotnostní zlomek složky B m B je hmotnost složky B; $m$ je celková hmotnost všech složek směsi.

V binárních roztocích často existuje vztah jedna ku jedné ( funkční ) mezi hustotou roztoku a jeho koncentrací (při dané teplotě). To umožňuje v praxi stanovit koncentraci důležitých roztoků pomocí hustoměru ( lihoměr , sacharimetr , laktometr ). Některé hustoměry nejsou odstupňované v hodnotách hustoty, ale přímo v koncentraci roztoku ( alkohol , tuk v mléce, cukr). Je třeba mít na paměti, že u některých látek má křivka hustoty roztoku maximum, v tomto případě se provádějí dvě měření: přímá a s mírným zředěním roztoku.

Často, aby vyjádřili koncentraci (například kyselina sírová v elektrolytu baterie ), jednoduše používají svou hustotu. Běžné jsou hustoměry ( hustoměry , hustoměry ) , určené ke stanovení koncentrace roztoků látek.

Objemový zlomek

definice	Objemový zlomek - poměr objemu složky k součtu objemů složek před smícháním.
označení	$\phi _{\mathrm {B} }$
Jednotky	zlomky jednotky % obj . (IUPAC nedoporučuje přidávat další štítky za znak %)
vzorec	${\displaystyle \phi _{\mathrm {B} }={\frac {V_{\mathrm {B} }}{\sum V_{i))))$ , kde: $\phi _{\mathrm {B} }$ je objemový zlomek složky B, VB je objem složky B; ${\displaystyle \sum V_{i))$ - součet objemů všech složek před smícháním.

Při míchání kapalin může dojít ke snížení jejich celkového objemu, proto byste neměli nahrazovat součet objemů složek objemem směsi.

Jak bylo uvedeno výše, existují hustoměry určené ke stanovení koncentrace roztoků určitých látek. Takové hustoměry nejsou odstupňované podle hustoty, ale přímo podle koncentrace roztoku. Pro běžné roztoky lihu , jehož koncentrace se obvykle vyjadřuje v objemových procentech, se takové hustoměry nazývají lihoměry nebo andrometry .

Molarita ( molární objemová koncentrace )

Molární koncentrace (molarita, molarita [5] )

definice	Molarita je látkové množství (počet molů) složky na jednotku objemu směsi.
označení	Podle doporučení IUPAC se označuje písmenem nebo , kde B je látka, jejíž koncentrace je uvedena. [6] $C$ $[B]$
Jednotky	V soustavě SI - mol / m³ V praxi častěji - mol / l nebo mmol / l. Také se používá výraz "v molaritě". Možná jiné označení molární koncentrace, která se obvykle označuje M. Takže roztok o koncentraci 0,5 mol/l se nazývá 0,5-molární, pište „0,5 M“. Poznámka: „mol“ se píše za číslem, stejně jako se za číslem píše „cm“, „kg“ atd., bez oddělování.
vzorec	${c_{\mathrm {B} }}={\frac {n_{\mathrm {B} }}{V}}$ , kde: ${\displaystyle n_{\mathrm {B} ))$ je množství látky složky, mol; V je celkový objem směsi, l

Normální koncentrace ( molární ekvivalentní koncentrace , " normalita " )

definice	Normální koncentrace - počet ekvivalentů dané látky v 1 litru směsi.
označení	$C_{N}(B)$ .. _ $C_{H}(B)$ $c(f_{eq}~\mathrm {B} )$
Jednotky	Normální koncentrace je vyjádřena v mol-ekv/l nebo g-ekv/l (myšleno molárních ekvivalentech). Zkratky " n " nebo " N " se používají pro záznam koncentrace takových roztoků. Například roztok obsahující 0,1 mol-ekv/l se nazývá decinormální a zapisuje se jako 0,1 n .
vzorec	$c(f_{eq}~\mathrm {B} )=c{\big (}(1/z)~\mathrm {B} {\big )}=z\cdot c_{\mathrm {B} }=z\cdot {\frac {n_{\mathrm {B} }}{V}}={\frac {1}{f_{eq}}}\cdot {\frac {n_{\mathrm {B} } }{PROTI}}$ , kde: ${\displaystyle n_{\mathrm {B} ))$ je množství látky složky, mol; $PROTI$ - celkový objem směsi, litry; $z$ je číslo ekvivalence ( faktor ekvivalence ). $f_{{eq}}=1/z$

Normální koncentrace se může lišit v závislosti na reakci, ve které se látka účastní. Například, jeden molární roztok H2SO4 bude jeden normální jestliže to je zamýšleno reagovat s alkálií tvořit draselný hydrogensulfát KHS04 , a dva normální jestliže to má reagovat za vzniku K2S04 .

Molový ( molární ) zlomek

Molární ( molární ) zlomek

definice	Molový zlomek - poměr počtu molů dané složky k celkovému počtu molů všech složek.
označení	IUPAC doporučuje molární zlomek označovat písmenem (a pro plyny - ) [7] , také v literatuře existují označení , . $X$ $y$ $\chi$ $X$
Jednotky	Zlomky jednotky nebo % mol (IUPAC nedoporučuje přidávat další štítky za znak %)
vzorec	$x_{\mathrm {B} }={\frac {n_{\mathrm {B} }}{\sum n_{i}}}$ , kde: $x_{\mathrm {B} }$ je molární zlomek složky B; ${\displaystyle n_{\mathrm {B} ))$ je množství složky B, mol; $\součet n_{i}$ je součet množství všech složek.

Molový zlomek lze použít například pro kvantifikaci úrovně znečištění ovzduší, přičemž se často vyjadřuje v částech na milion (ppm - z anglického parts per million ). Stejně jako u jiných bezrozměrných veličin by však měla být uvedena veličina, na kterou se uvedená hodnota vztahuje, aby nedošlo k záměně.

Molalita ( koncentrace molární hmotnosti , molární koncentrace )

Molární koncentrace (molalita, [5] koncentrace molární hmotnosti)

definice	Molární koncentrace (molalita, [5] molární hmotnostní koncentrace) je množství rozpuštěné látky (počet molů) v 1000 g rozpouštědla.
označení	$m$ Poznámka: aby nedošlo k záměně s hmotností, v těch vzorcích, kde se používá molalita, se hmotnost označuje jako $G$
Jednotky	mol/kg. Běžný je také výraz v „molalitě“. Takže roztok o koncentraci 0,5 mol/kg se nazývá 0,5 -mol .
vzorec	${m_{\mathrm {B} }}={\frac {n_{\mathrm {B} }}{m_{\mathrm {A} }}}$ , kde: ${\displaystyle n_{\mathrm {B} ))$ - množství rozpuštěné látky , mol ; ${\displaystyle m_{\mathrm {A} ))$ je hmotnost rozpouštědla, kg.

Zvláštní pozornost by měla být věnována skutečnosti, že navzdory podobnosti názvů jsou molární koncentrace a molalita různé hodnoty. Za prvé, na rozdíl od molární koncentrace, při vyjádření koncentrace v molalitě se výpočet provádí na hmotnosti rozpouštědla , nikoli na objemu roztoku. Molalita na rozdíl od molární koncentrace nezávisí na teplotě.

Hmotnostní koncentrace (titr)

definice	Hmotnostní koncentrace je poměr hmotnosti rozpuštěné látky k objemu roztoku.
označení	$\gamma$ nebo - na doporučení IUPAC [8] . $\rho$ $T$ — v analytické chemii
Jednotky	podíl, % hmotnosti (pro vyjádření v % hmotnosti vynásobte zadaný výraz 100 %)
vzorec	$\rho _{\mathrm {B} }={\frac {m_{\mathrm {B} }}{V}}$ . kde: ${\displaystyle m_{\mathrm {B} ))$ je hmotnost rozpuštěné látky; $PROTI$ je celkový objem roztoku;

V analytické chemii se používá pojem titr pro rozpuštěnou nebo analyzovanou látku (označený písmenem ). $T$

Koncentrace částic

definice	Koncentrace částic je poměr počtu částic N k objemu V , ve kterém se nacházejí
označení	$C$ - na doporučení IUPAC [9] . označení je však také běžné (nezaměňovat s množstvím látky). $n$
Jednotky	m −3 - v soustavě SI , 1/l
vzorec	$C_{\mathrm {B} }={\frac {N_{\mathrm {B} }}{V}}={\frac {n_{\mathrm {B} }\cdot N_{\mathrm {A } }}{V}}=c_{\mathrm {B} }\cdot N_{\mathrm {A} }$ , kde: $N_{\mathrm {B} }$ je počet částic, $PROTI$ - hlasitost, ${\ce {n_{\mathrm {B} }}}$ je množství látky B, ${\displaystyle N_{\mathrm {A} ))$ je Avogadrova konstanta , ${\displaystyle c_{\mathrm {B} ))$ je molární koncentrace B.

Hmotnost-objem (hmotnost-objem) procenta

Někdy se používá tzv. „hmotnostně-objemová procenta“ [10] , která odpovídají hmotnostní koncentraci látky, kde je jednotka g/(100 ml) nahrazena procentem. Tento způsob vyjádření se používá např. ve spektrofotometrii , není-li známa molární hmotnost látky nebo je neznámé složení směsi, a také tradičně v lékopisné analýze. [11] Stojí za zmínku, že jelikož hmotnost a objem mají různé rozměry, je použití procent pro jejich poměr formálně nesprávné. Mezinárodní úřad pro váhy a míry [12] a IUPAC [13] také nedoporučují přidávat k jednotkám měření další štítky (například „% (m / m)“ k označení hmotnostního zlomku).

Jiné způsoby vyjádření koncentrace

Existují i jiné, v určitých oblastech znalostí nebo technologie běžné způsoby vyjádření koncentrace. Například při přípravě kyselých roztoků v laboratorní praxi se často udává, kolik objemových dílů vody připadá na jeden objemový díl koncentrované kyseliny (např. 1:3). Někdy se také používá hmotnostní poměr (poměr hmotnosti rozpuštěné látky k hmotnosti rozpouštědla) a poměr objemů (obdobně poměr objemu rozpuštěné látky k objemu rozpouštědla).

Použitelnost metod pro vyjádření koncentrace roztoků, jejich vlastností

Vzhledem k tomu, že molalita, hmotnostní zlomek, molární zlomek nezahrnují objemové hodnoty, zůstává koncentrace takových roztoků při změně teploty nezměněna. Molarita, objemový zlomek, titr, normalita se mění s teplotou, jak se mění hustota roztoků. Právě molalita se používá ve vzorcích pro zvýšení bodu varu a snížení bodu tuhnutí roztoků.

V různých oblastech činnosti se používají různé typy vyjádření koncentrace roztoků v souladu se snadností použití a přípravy roztoků daných koncentrací. Titr roztoku je tedy vhodný v analytické chemii pro objemovou ( titrační analýzu ) atd.

Vzorce pro přechod z jednoho vyjádření koncentrace k jinému

V závislosti na zvoleném vzorci se chyba převodu pohybuje od nuly po nějaké desetinné místo.

Od molarity k normalitě

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

kde:

${c_{\mathrm {B} }}$ — molární koncentrace, mol/l;
$z$ je ekvivalentní číslo .

Od molarity k titru

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

kde:

${c_{\mathrm {B} }}$ — molární koncentrace;
$M$ je molární hmotnost rozpuštěné látky.

Pokud je molární koncentrace vyjádřena v mol/l a molární hmotnost je vyjádřena v g/mol, pak pro vyjádření odpovědi v g/ml by se měla vydělit 1000 ml/l.

Od hmotnostního zlomku k molaritě

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

kde:

${\displaystyle c_{\mathrm {B} ))$ je molární koncentrace látky B
$\rho$ je hustota roztoku;
$\omega _{\mathrm {B} }$ je hmotnostní zlomek látky B;
$M(\mathrm {B} )$ je molární hmotnost látky B.

Pokud je hustota roztoku vyjádřena v g / ml a molární hmotnost v g / mol, pak pro vyjádření odpovědi v mol / l by měl být výraz vynásoben 1000 ml / l. Pokud je hmotnostní zlomek vyjádřen v procentech, pak by měl být výraz také vydělen 100 %.

Od hmotnostního zlomku k titulku

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

kde:

$\rho$ je hustota roztoku, g/ml;
$\omega$ - hmotnostní zlomek rozpuštěné látky ve zlomcích po 1;

Od molality k molalitě

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

kde:

${\displaystyle m_{\mathrm {B} ))$ - molalita
$\mathrm {m} (A)$ je hmotnost rozpouštědla,
$PROTI$ je celkový objem roztoku,

Od molality k molárnímu zlomku

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

kde:

${\displaystyle m_{\mathrm {B} ))$ - molalita
$M(\mathrm {A} )$ je molární hmotnost rozpouštědla.

Pokud je molalita vyjádřena v mol/kg a molární hmotnost rozpouštědla je v g/mol, pak by jednotka ve vzorci měla být reprezentována jako 1000 g/kg, aby výrazy ve jmenovateli měly stejné jednotky měření .

Kontingenční tabulka

Vzorce pro přechod od jednoho vyjádření koncentrace k jinému

			ω B	φ B	x B	c B	C B	m B	T B
hmotnostní zlomek	y/y	ω B	$\omega _{\mathrm {B} }={\frac {\mathrm {m} (B)}{\mathrm {m} }}$	$\omega _{\mathrm {B} }=\phi _{\mathrm {B} }{\frac {\rho (B)}{\rho ))$	$\omega _{B}={\frac {1}({\frac {M_{\mathrm {A} }}{M_{\mathrm {B} }}}({\frac {1}{x_ {\mathrm {B} }}}-1)+1}}$	$\omega _{B}={\frac {M_{B}\cdot c_{\mathrm {B} }}{\rho }}$	${\displaystyle \omega _{B}={\frac {M_{B}\cdot c_{\mathrm {B} }}{\rho \cdot N_{A))))$	$\omega _{\mathrm {B} }={\frac {m_{\mathrm {B} }}{m_{\mathrm {B} }+{\frac {1}{M_{B}}} }}$	$\omega _{B}={\frac {T_{B}}{\rho }}$
objemový zlomek	l/l	φ B	$\phi _{\mathrm {B} }={\frac {\omega _{B}}{\rho (B)/\rho }}$	$\phi _{\mathrm {B} }={\frac {V_{\mathrm {B} }}{V}}$
molární zlomek	mol/mol	x B	$x_{\mathrm {B} }={\frac {1}({\frac {M_{\mathrm {B} }}{M_{\mathrm {A} }}}({\frac {1} {\omega _{B}}}-1)+1}}$		$x_{\mathrm {B} }={\frac {n_{\mathrm {B} }}{n}}$	$x_{\mathrm {B} }={\frac {c_{\mathrm {B} }\cdot V}{n))$		$x_{\mathrm {B} }={\frac {m_{\mathrm {B} }}{m_{\mathrm {B} }+{\frac {1}{M_{A))))}$
molarita	mol/l	c B	$c_{\mathrm {B} }={\frac {\rho \cdot \omega _{B}}{M_{B}}}$		$c_{\mathrm {B} }={\frac {x_{\mathrm {B} }\cdot n}{V))$	${c_{\mathrm {B} }}={\frac {n_{\mathrm {B} }}{V}}$		${c_{\mathrm {B} }}=m_{\mathrm {B} }{\frac {\mathrm {m} (A)}{V))$
normálnost	mol-ekv./l	c((1/z) B)	$c((1/z)~\mathrm {B} )={\frac {\rho \cdot \omega _{B}}{M_{B}}}\cdot z$			${c((1/z)~\mathrm {B} )}={c_{\mathrm {B} }}\cdot {z}$
koncentrace částic	1/l	C B	$C_{\mathrm {B} }={\frac {\rho \cdot \omega _{B}}{M_{B}}}\cdot N_{A}$			$C_{\mathrm {B} }=c_{\mathrm {B} }\cdot N_{\mathrm {A} }$	$C_{\mathrm {B} }={\frac {N_{\mathrm {B} }}{V}}$
molalita	mol/kg roztoku	m B	$m_{\mathrm {B} }={\frac {\omega _{B}}{M_{B}(1-\omega _{B})))$					${m_{\mathrm {B} }}={\frac {n_{\mathrm {B} }}{\mathrm {m} (A)))$
titr	g/ml	T B	${T_{B}}={\rho }\cdot {\omega _{B}}$			${T_{B}}={c_{\mathrm {B} }}\cdot {M}$			$T_{\mathrm {B} }={\frac {\mathrm {m} (B)}{V))$

${\displaystyle m_{\mathrm {B} ))$ je molalita látky B,
$\mathrm {m} (B)$ je hmotnost látky B,
$\mathrm {m} (A)$ je hmotnost rozpouštědla,
$\mathrm {m}$ - hmotnost roztoku,
$T_{B}$ — titr (hmotnostní koncentrace) B,
$\rho (B)$ je hustota hmoty B,
$\rho$ je hustota roztoku,
$PROTI$ je celkový objem roztoku,
${\displaystyle N_{\mathrm {A} ))$ je Avogadrova konstanta ,
$N_{\mathrm {B} }$ je počet částic látky B,
${\displaystyle n_{\mathrm {B} ))$ - množství látky B,
$n$ - množství roztoku,
$M$ - molární hmotnost ,

Poznámky

↑ Mezinárodní unie čisté a aplikované chemie. koncentrace (anglicky) // IUPAC Compendium of Chemical Terminology. — Research Triagle Park, NC: IUPAC. — ISBN 0967855098 . - doi : 10.1351/zlatá kniha.C01222 . Archivováno z originálu 20. července 2018.
↑ Mezinárodní unie čisté a aplikované chemie. zlomek (anglicky) // IUPAC Compendium of Chemical Terminology. — Research Triagle Park, NC: IUPAC. — ISBN 0967855098 . - doi : 10.1351/zlatá kniha.F02494 . Archivováno z originálu 20. srpna 2018.
↑ IUPAC Gold Book internetové vydání: " koncentrace ".
↑ Mezinárodní unie čisté a aplikované chemie. IUPAC Gold Book - hmotnostní zlomek, w (anglicky) . goldbook.iupac.org. Staženo 11. 12. 2018. Archivováno z originálu 13. 12. 2018.
↑ 1 2 3 Z. Sobecka, W. Choiński, P. Majorek. Slovník chemie a chemické technologie: V šesti jazycích: angličtina / němčina / španělština / francouzština / polština / ruština . — Elsevier, 24.09.2013. - S. 641. - 1334 s. — ISBN 9781483284439 .
↑ Mezinárodní unie čisté a aplikované chemie. Zlatá kniha IUPAC - koncentrace množství, c . goldbook.iupac.org. Staženo 11. prosince 2018. Archivováno z originálu 21. prosince 2018.
↑ Mezinárodní unie čisté a aplikované chemie. IUPAC Gold Book - množství zlomku, x ( y pro plynné směsi ) . goldbook.iupac.org. Staženo 11. 12. 2018. Archivováno z originálu 22. 12. 2018.
↑ Mezinárodní unie čisté a aplikované chemie. IUPAC Gold Book - hmotnostní koncentrace, γ, ρ (anglicky) . goldbook.iupac.org. Získáno 16. prosince 2018. Archivováno z originálu 7. prosince 2018.
↑ Mezinárodní unie čisté a aplikované chemie. IUPAC Gold Book - koncentrace čísel, C,n (anglicky) . goldbook.iupac.org. Staženo 11. 12. 2018. Archivováno z originálu 22. 12. 2018.
↑ Metody přípravy roztoků na MedKurs. Ru . Získáno 24. dubna 2012. Archivováno z originálu 29. října 2012. (neurčitý)
↑ Bernstein I. Ya. , Kaminsky Yu.L. Spektrofotometrická analýza v organické chemii. - 2. vyd. - Leningrad: Chemie, 1986. - str. 5
↑ Mezinárodní soustava jednotek (SI) (nepřístupný odkaz) . www.bipm.org. Získáno 23. prosince 2018. Archivováno z originálu 14. srpna 2017. (neurčitý)
↑ Veličiny, jednotky a symboly ve fyzikální chemii (odkaz není k dispozici) . www.iupac.org. Získáno 23. prosince 2018. Archivováno z originálu 20. prosince 2016. (neurčitý)

Slovníky a encyklopedie	Velký sovět (1 ed.) Britannica (online)
V bibliografických katalozích	GND : 4125568-9