Seoksen komponentin pitoisuus tai osuus on määrä, joka luonnehtii kvantitatiivisesti komponentin sisältöä suhteessa koko seokseen. IUPAC - terminologia komponentin konsentraation alla ymmärtää neljää suuruutta: komponentin moolimäärän tai numeerisen määrän, sen massan tai tilavuuden suhteen yksinomaan liuoksen tilavuuteen [1] (tyypillisiä mittayksiköitä ovat vastaavasti mol /l, l −1 , g/l ja dimensioton määrä ). IUPAC-komponentin osuutta kutsutaan dimensioimattomaksi suhteeksi kolmesta samanlaisesta suuresta - massa, tilavuus tai aineen määrä. [2] Kuitenkin jokapäiväisessä elämässä termiä "pitoisuus" voidaan käyttää myös jakeista, jotka eivät ole tilavuusosuuksia, sekä suhteille, joita IUPAC ei ole kuvaanut. Molempia termejä voidaan soveltaa mihin tahansa seokseen, mukaan lukien mekaaniset seokset , mutta yleisimmin niitä käytetään laasteihin .
Matemaattisia kuvaustyyppejä voidaan erottaa useita: massapitoisuus, moolipitoisuus, hiukkaspitoisuus ja tilavuuspitoisuus [3] .
määritelmä | Komponentin massaosuus on tämän komponentin massan suhde kaikkien komponenttien massojen summaan. |
---|---|
nimitys | — IUPACin suositusten mukaisesti [4] .
- useammin venäjänkielisessä kirjallisuudessa. Teknisessä kirjallisuudessa: - nestemäisen seoksen massaosuudelle - kaasuseoksen massaosuudelle |
yksiköitä | Jaa,
% massa (jos ilmaistaan painoprosentteina , kerro määritetty lauseke 100 %:lla |
kaava | missä:
|
Binääriliuoksissa liuoksen tiheyden ja sen pitoisuuden välillä (tietyssä lämpötilassa) on usein yksi yhteen ( toiminnallinen ) suhde . Tämä mahdollistaa käytännössä tärkeiden liuosten pitoisuuden määrittämisen tiheysmittarilla ( alkoholimittari , sakkarimetri , laktometri ). Jotkut hydrometrit eivät ole asteikolla tiheysarvoja, vaan suoraan liuoksen pitoisuuksia ( alkoholi , maidon rasva , sokeri). On pidettävä mielessä, että joidenkin aineiden kohdalla liuoksen tiheyskäyrällä on maksimi, tässä tapauksessa suoritetaan kaksi mittausta: suora ja liuoksen lievä laimennos.
Usein pitoisuuden ilmaisemiseksi (esimerkiksi rikkihappo akun elektrolyytissä ) he yksinkertaisesti käyttävät tiheyttä. Hydrometrit ( tiheysmittarit , tiheysmittarit ) ovat yleisiä , ja ne on suunniteltu määrittämään aineiden liuospitoisuudet.
määritelmä | Tilavuusosuus - komponentin tilavuuden suhde komponenttien tilavuuksien summaan ennen sekoittamista. |
---|---|
nimitys | |
yksiköitä | yksikön murto-osia
% vol (IUPAC ei suosittele lisätarrojen lisäämistä %-merkin jälkeen) |
kaava |
,
missä:
|
Nesteitä sekoitettaessa niiden kokonaistilavuus voi pienentyä, joten komponenttien tilavuuksien summaa ei pidä korvata seoksen tilavuudella.
Kuten edellä mainittiin, on olemassa hydrometrejä , jotka on suunniteltu määrittämään tiettyjen aineiden liuospitoisuudet. Tällaiset hydrometrit eivät ole asteikolla tiheyden, vaan suoraan liuoksen pitoisuuden perusteella. Tavallisille etyylialkoholiliuoksille , joiden pitoisuus ilmaistaan yleensä tilavuusprosentteina, tällaisia hydrometrejä kutsutaan alkoholimittariksi tai andrometreiksi .
määritelmä | Molaarisuus on komponentin aineen määrä (moolimäärä) seoksen tilavuusyksikköä kohti. |
---|---|
nimitys | IUPAC-suosituksen mukaan se on merkitty kirjaimella tai , jossa B on aine, jonka pitoisuus on ilmoitettu. [6] |
yksiköitä | SI -järjestelmässä - mol / m³
Käytännössä useammin - mol / l tai mmol / l. Myös ilmaisua "molaarisuus" käytetään. Ehkä toinen molaarisen pitoisuuden nimitys, jota yleensä merkitään M. Joten, liuosta, jonka pitoisuus on 0,5 mol / l , kutsutaan 0,5-molaariseksi, kirjoita "0,5 M". Huomaa: "mol" kirjoitetaan numeron jälkeen, kuten "cm", "kg" jne. kirjoitetaan numeron jälkeen ilman, että tapauksia vähennetään. |
kaava |
,
missä:
|
määritelmä | Normaali pitoisuus - tietyn aineen ekvivalenttien lukumäärä 1 litrassa seosta. |
---|---|
nimitys | . _ |
yksiköitä | Normaali pitoisuus ilmaistaan mol-ekv/l tai g-eq/l (mooliekvivalentteina). Lyhenteitä " n " tai " N " käytetään kirjaamaan tällaisten liuosten pitoisuudet. Esimerkiksi liuosta, joka sisältää 0,1 mol-ekv/l, kutsutaan desinormaaliksi ja se kirjoitetaan 0,1 n . |
kaava |
,
missä:
|
Normaali pitoisuus voi vaihdella riippuen reaktiosta, jossa aine on osallisena. Esimerkiksi H2S04:n yksimolaarinen liuos on yksi normaali, jos sen on tarkoitus reagoida alkalin kanssa muodostaen kaliumvetysulfaattia KHS04 , ja kaksi normaalia, jos sen on määrä reagoida muodostaen K 2SO 4 : a .
määritelmä | Mooliosuus - tietyn komponentin moolimäärän suhde kaikkien komponenttien moolien kokonaismäärään. |
---|---|
nimitys | IUPAC suosittelee, että mooliosuus merkitään kirjaimella (ja kaasuilla - ) [7] , myös kirjallisuudessa on merkinnät , . |
yksiköitä | Yksikkö- tai mooliprosenttiosuudet (IUPAC ei suosittele lisätarrojen lisäämistä %-merkin jälkeen) |
kaava |
, missä:
|
Moolifraktiota voidaan käyttää esimerkiksi ilman saastumisen tason määrittämiseen, kun taas se ilmaistaan usein miljoonasosina (ppm - englannin kielestä miljoonasosaa ). Kuitenkin, kuten muidenkin mittaamattomien suureiden kohdalla, sekaannusten välttämiseksi on ilmoitettava määrä, johon ilmoitettu arvo viittaa.
määritelmä | Moolipitoisuus (moolipitoisuus, [5] moolipainopitoisuus ) on liuenneen aineen määrä (moolimäärä) 1000 g:ssa liuotinta. |
---|---|
nimitys | Huomautus: jotta sitä ei sekoitettaisi massaan, niissä kaavoissa, joissa käytetään molaalisuutta, massa on merkitty |
yksiköitä | mol/kg.
Ilmaisu "molaalisuus" on myös yleinen. Joten liuosta, jonka pitoisuus on 0,5 mol / kg , kutsutaan 0,5 mol . |
kaava |
,
missä:
|
Erityistä huomiota tulee kiinnittää siihen, että nimien samankaltaisuudesta huolimatta molaarinen pitoisuus ja molaarisuus ovat erilaisia arvoja. Ensinnäkin, toisin kuin moolikonsentraatio, ilmaistaessa konsentraatio molaliteettina, laskenta suoritetaan liuottimen massalle , ei liuoksen tilavuudelle. Molaalisuus, toisin kuin moolipitoisuus, ei riipu lämpötilasta.
määritelmä | Massapitoisuus on liuenneen aineen massan suhde liuoksen tilavuuteen. |
---|---|
nimitys | tai - IUPACin suosituksesta [8] . |
yksiköitä | Jaa,
% massa (jos ilmaistaan painoprosentteina , kerro määritetty lauseke 100 %:lla |
kaava |
.
missä:
|
Analyyttisessä kemiassa käytetään liuenneen tai analysoitavan aineen tiitterin käsitettä (merkitty kirjaimella ).
määritelmä | Hiukkasten pitoisuus on hiukkasten lukumäärän N suhde tilavuuteen V , jossa ne sijaitsevat |
---|---|
nimitys | - IUPACin suosituksesta [9] .
nimitys on kuitenkin myös yleinen (ei pidä sekoittaa aineen määrään). |
yksiköitä | m −3 - SI -järjestelmässä ,
1/l |
kaava |
,
missä:
|
Joskus käytetään niin kutsuttua "painotilavuusprosenttia" [10] , joka vastaa aineen massapitoisuutta, jossa yksikkö g/(100 ml) korvataan prosentilla. Tätä ilmaisutapaa käytetään esimerkiksi spektrofotometriassa , jos aineen moolimassaa ei tunneta tai jos seoksen koostumusta ei tiedetä, sekä perinteisesti myös farmakopea - analyysissä. [11] On syytä huomata, että koska massalla ja tilavuudella on erilaiset mitat, prosenttiosuuksien käyttö niiden suhteen on muodollisesti virheellinen. Myös International Bureau of Weights and Measures [12] ja IUPAC [13] eivät suosittele lisämerkintöjen (esimerkiksi "% (m / m)" massaosuuden osoittamiseksi) lisäämistä mittayksiköihin.
On muitakin, tietyillä tiedon tai tekniikan aloilla yleisiä, keskittymisen ilmaisumenetelmiä. Esimerkiksi laboratoriokäytännössä happoliuoksia valmistettaessa ilmoitetaan usein, kuinka monta tilavuusosaa vettä putoaa yhteen tilavuusosaan väkevää happoa (esim. 1:3). Joskus käytetään myös massasuhdetta (liuenneen aineen massan suhde liuottimen massaan) ja tilavuussuhdetta (samalla tavalla liuenneen aineen tilavuuden suhdetta liuottimen tilavuuteen).
Koska molaalisuus, massaosuus, mooliosuus eivät sisällä tilavuusarvoja, tällaisten liuosten pitoisuus pysyy muuttumattomana lämpötilan muuttuessa. Molaarisuus, tilavuusosuus, tiitteri, normaaliarvo muuttuvat lämpötilan mukaan, kun liuosten tiheys muuttuu. Molaalisuutta käytetään liuosten kiehumispisteen nostamiseen ja jäätymispisteen alentamiseen liittyvissä kaavoissa .
Eri toiminta-alueilla käytetään erilaisia liuospitoisuuksien ilmaisutyyppejä, riippuen tiettyjen pitoisuuksien liuosten käytön ja valmistuksen helppoudesta. Siten liuoksen tiitteri on kätevä analyyttisessä kemiassa volumemetriaa varten ( titrimetrinen analyysi ) jne.
Valitusta kaavasta riippuen muunnosvirhe vaihtelee nollasta johonkin desimaaliin.
missä:
missä:
Jos moolipitoisuus ilmaistaan mol/l ja moolimassa g/mol, niin vastauksen ilmaisemiseksi g/ml se tulee jakaa 1000 ml/l:lla.
missä:
Jos liuoksen tiheys ilmaistaan grammoina / ml ja moolimassa g / mol, niin vastauksen ilmaisemiseksi mol / l ilmaisu tulee kertoa 1000 ml / l. Jos massaosuus ilmaistaan prosentteina, lauseke tulee myös jakaa 100 %:lla.
missä:
missä:
missä:
Jos molaliteetti ilmaistaan mol/kg ja liuottimen moolimassa on g/mol, niin kaavan yksikkö tulee esittää 1000 g/kg, jotta nimittäjän termeillä on samat mittayksiköt. .
ω B | φ B | x B | c B | C B | m B | T B | |||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
valtaosa | v/v | ω B | |||||||
tilavuusosuus | l/l | φ B | |||||||
mooliosuus | mol/mol | x B | |||||||
molaarisuus | mol/l | c B | |||||||
normaalia | mol-ekv/l | c((1/z) B) | |||||||
hiukkaspitoisuus | 1/l | C B | |||||||
molaalisuus | mol/kg liuosta | m B | |||||||
tiitteri | g/ml | T B |
![]() |
|
---|---|
Bibliografisissa luetteloissa |