Koncentracija
U kemiji, „koncentracija“ je definirana kao udio otopljene tvari podijeljen s volumenom otopine. Štoviše, u kemiji se mogu razlučiti četiti vrste koncentracije: masena koncentracija, molarna koncentracija, brojčana koncentracija i volumna koncentracija. Izraz koncentracija može se primijeniti u bilo kojoj vrsti kemijske smjese, no najčešće se primijenjuje na otopljene tvari u otopinama.
Kvalitativan opis
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/63/Dilution-concentration_simple_example.jpg)
Često se koncentracija opisuje na kvalitativan način, upotrebom pridjeva kao što su „razrijeđene“ za otopine male koncentracije ili „koncentrirane“ za otopine relativno visoke koncentracije. Kako bi se otopina „koncentrirala“, potrebno je unijeti više otapala (npr. etanola) ili smanjiti količinu otopljene tvari (npr. vode). Osim ako se te dvije stvari potpuno miješaju, postoji koncentracija iznad koje se otopljene tvari neće otapati. Tada se kaže da je otopina zasićena. Ako se dodaje još otopljene tvari, neće se raspasti, osim u nekim slučajevima kad dolazi do prezasićenosti. Zasićenost ovisi o mnogo varijabli kao što su temperatura okoline i kemijskoj prirodi otapala i otopljene tvari.
Kvantitativno obilježavanje
Postoje četiri načina izražavanja koncentracije:
Masena koncentracija
Masena koncentracija se definira kao omjer mase otopljene tvari i volumena otopine :
Može se definirati i kao umnožak masenog udjela i gustoće otopine :
Te kao umnožak množinske koncentracije i molarne mase tvari :
Mjerna jedinica u SI sustavu je kg m-3, iako se u kemijskoj praksi najčešće koristi g dm-3
Gustoća otopine treba se razlikovati od masene koncentracije, jer se u masenoj koncentraciji dijeli masa otopljene tvari s volumenom, a u gustoći masa cijele otopine s volumenom.
Molarna (množinska) koncentracija
Molarna (množinska) koncentracija je omjer množine otopljene tvari i volumena otopine :
Formula koja povezuje množinsku koncentraciju tvari , maseni udio tvari , gustoću otopine i molarnu masu tvari glasi:
Mjerna jedinica u SI sustavu je mol m-3. Međutim, češće se koristi mol/L (= mol dm-3).
Brojčana (brojevna) koncentracija
Brojčana (brojevna) koncentracija je omjer broja otopljene tvari i volumena otopine :
Mjerna jedinica u SI sustavu je 1/m3.
Volumna koncentracija
Volumna koncentracija je omjer volumena otopljene tvari i volumena otopine prije miješanja:
Jedinica u SI sustavu je m3/m3.
Povezane kvantitete
Još nekoliko kvantiteta može opisivati sastav smjese. One se ne bi trebale zvati koncentracijama.
Normalnost
Normalnost je definirana kao molarna koncentracija podijeljena s faktorom ekvivalentnosti . Otkad definicija faktora ekvivalentnosti možda nije nepristrana, IUPAC i NIST ne preporučaju korištenje normalnosti.
Molalnost
(Ne miješati s molarnost)
Molalnost (molalitet) otopine definirana je kao omjer otopljene tvari i mase otapala (ne mase otopine):
Mjerna jedinica u SI sustavu je mol/kg.
Množinski udio
Množinski udio definira se kao množina tvari podijeljena s ukupnom množinom svih tvari u smjesi :
Jedinica u SI sustavu je mol/mol. Međutim, za male molarne udjele češće se koristi obilježavanje „partes per“ (lat. dijelova po). (eng. parts per hundred = posto, parts per thousand = promil)
Molarni omjer
Molarni omjer definira se kao množina tvari podijeljena s ukupnom količinom svih ostalih tvari u smjesi:
Ako je mnogo manji od , onda je molarni omjer gotovo identičan množinskom udjelu.
Jedinica u SI sustavu je mol/mol. Međutim, za male molarne omjere češće se koristi obilježavanje „parts per“ (dijelova po).
Maseni udio
Maseni udio je omjer mase otopljene tvari i mase otopine (koja je zbroj mase otopljene tvari i mase otapala) , to jest:
Za izračunavanje masenog udjela sastojka u smjesi , formula glasi:
U kojoj označava relativnu atomsku masu elementa, a relativnu molekulsku masu spoja.
Jedinica u SI sustavu je kg/kg. Međutim, za male masene udjele češće se koristi obilježavanje „parts per“ (dijelova po, per cent = po sto, ili u obliku po tisuću).
Maseni omjer
Maseni omjer je definiran kao masa otopljene tvari podijeljena s ukupnom masom svih drugih tvari u smjesi:
Jedinica u SI sustavu je kg/kg. Međutim, za male masene omjere češće se koristi obilježavanje „parts per“ (dijelova po).
Ovisnost o volumenu
Koncentracija ovisi o promjeni volumena otopine najviše zbog termalnog širenja.
Tablica koncentracija i povezanih količina
Vrsta koncentracije | Simbol | Definicija | Jedinica u SI sustavu | druga/e jedinica/e |
---|---|---|---|---|
masena koncentracija | kg/m3 | g/100mL (=g/dL) | ||
molarna koncentracija | mol/m3 | M (=mol/L) | ||
brojčana koncentracija | 1/m3 | 1/cm3 | ||
volumna koncentracija | m3/m3 | |||
Povezane količine | Simbol | Definicija | Jedinica u SI sustavu | druga/e jedinica/e |
normalnost | mol/m3 | N (=mol/L) | ||
molalnost | mol/kg | |||
molarni udio | mol/mol | ppm, ppb, ppt | ||
molarni omjer | mol/mol | ppm, ppb, ppt | ||
maseni udio | kg/kg | ppm, ppb, ppt | ||
maseni omjer | kg/kg | ppm, ppb, ppt |
Izvori
- Kemija 2, Pavlović, G., Kovačević, Lj., ALFA d.d., Zagreb, 2010.