Здравствуйте, в этой статье мы постараемся ответить на вопрос: «Концентрации и доли. Как перевести одну концентрацию в другую.». Также Вы можете бесплатно проконсультироваться у юристов онлайн прямо на сайте.
Содержание:
Начнём с простого, но в то же время нужного способа выражения концентрации компонента в смеси — массовой доли.
Массовая доля есть отношение массы данного компонента к сумме масс всех компонентов. Обозначать её принято буквой w или ω (омега).
Концентрации и доли. Как перевести одну концентрацию в другую.
Часто, когда мы имеем дело с жидкостями и газами, удобно оперировать их объёмами, а не массой. Поэтому, чтобы выражать долю какого-либо компонента в таких смесях (но и в твёрдых тоже вполне можно), пользуются понятием объёмной доли.
Объёмная доля компонента — отношение объёма компонента к сумме объёмов компонентов до смешивания. Объёмная доля измеряется в долях единицы или в процентах. Обычно обозначается греческой буквой φ (фи).
А сейчас рассмотрим, вероятно, самый часто встречающийся способ выражения концентрации — молярную концентрацию.
Молярная концентрация (молярность, мольность) — количество вещества (число молей) компонента в единице объёма смеси. Молярная концентрация в системе СИ измеряется в моль/м³, однако на практике её гораздо чаще выражают в моль/л или ммоль/л.
Также иногда говорят просто «молярность», и обозначают буквой М. Это значит, что, например, обозначение «0.5 М раствор соляной кислоты» следует понимать как «полумолярный раствор соляной кислоты», или 0.5 моль/л.
Обозначают молярную концентрацию буквой c (латинская «цэ»), или заключают в квадратные скобки вещество, концентрация которого указывается. Например, [Na+] — концентрация катионов натрия в моль/л. Кстати, слово «моль» в обозначениях не склоняют — 5 моль/л, 3 моль/л.
Моляльная концентрация (моляльность, молярная весовая концентрация) — количество растворённого вещества (число моль) в 1000 г растворителя.
Измеряется моляльная концентрация в молях на кг. Как и с молярной концентрацией, иногда говорят «моляльность», то есть раствор с концентрацией 0.25 моль/кг можно назвать четвертьмоляльным.
Пересчет концентраций растворов из одних единиц в другие
Среди окружающих нас веществ, лишь немногие представляют собой чистые вещества. Большинство являются смесями, состоящими из нескольких компонентов, которые могут находиться в одном или различных фазовых состояниях.
Смеси, имеющие однородный состав являются гомогенными, неоднородный состав – гетерогенными.
Иначе, гомогенные смеси, называют растворами, в которых одно вещество полностью растворяется в другом (растворителе). Растворитель – это тот компонент раствора, который при образовании раствора сохраняет свое фазовое состояние. Он обычно находится в наибольшем количестве.
Существуют растворы газовые, жидкие и твердые. Но более всего распространены жидкие растворы, поэтому, в данном разделе, именно на них мы сосредоточим свое внимание.
Концентрацию раствора можно охарактеризовать как:
- качественную
- количественную.
Качественная концентрация характеризуется такими понятиями, как разбавленный и концентрированный раствор.
С этой точки зрения растворы можно классифицировать на:
- Насыщенные – растворы с максимально возможным количеством растворенного вещества. Количество растворяемого вещества, необходимое для получения насыщенного раствора определяет растворимость этого вещества.
- Ненасыщенные – любые растворы, которые все еще могут растворять введенное вещество.
- Пересыщенные – растворы, в которых растворено больше вещества, чем максимально возможное. Такие растворы очень нестабильны и в определенных условиях растворенное вещество будет выкристаллизовываться из него, до тех пор, пока не образуется насыщенный раствор.
Количественная концентрация выражается через молярную, нормальную (молярную концентрацию эквивалента), процентную, моляльную концентрации, титр и мольную долю.
Наиболее распространенный способ выражения концентрации растворов – молярная концентрация или молярность. Она определяется как количество молей n растворенного вещества в одном литре раствора V. Единица измерения молярной концентрации моль/л или моль ·л-1:
См = n/V
Раствор называют молярным или одномолярным, если в 1 литре раствора растворено 1 моль вещества, децимолярным – растворено 0,1 моля вещества, сантимолярным — растворено 0,01 моля вещества, миллимолярным — растворено 0,001 моля вещества.
Термин «молярная концентрация» распространяется на любой вид частиц.
Вместо обозначения единицы измерения — моль/л, возможно такое ее обозначение – М, например, 0,2 М HCl.
Массовая концентрация показывает сколько единиц массы растворенного вещества содержится в 100 единицах массы раствора.
Это отношение массы m(х) вещества x к общей массе m раствора или смеси веществ:
ω(х) = m(х)/m
Массовую долю выражают в долях от единицы или процентах.
Моляльная концентрация раствора b(x) показывает количество молей n растворенного вещества х в 1 кг. растворителя m. Единица измерения моляльной концентрации — моль/кг :
b(x) = n(x)/m
Способы выражения концентрации
Дан раствор объемом 2 л с массовой долей FeSO4 2% и плотностью 1029 кг/м3. Определить молярность, нормальность, моляльность и титр этого раствора раствора.
Решение.
1. Рассчитать молярную массу FeSO4:
M (FeSO4) = 56+32+16·4 = 152 г/моль
2. Рассчитать молярную массу эквивалента:
Мэ = fэкв· М(FeSO4) = 1/2·152 = 76 г/моль
3. Найдем m раствора объемом 2 л
m = V·ρ = 2·10-3 ·1029 = 2,06 кг
4. Найдем массу 2 % раствора по формуле:
m(FeSO4) = ω(FeSO4) · mр-ра
m(FeSO4) = 0,02·2,06 = 0,0412 кг = 41,2 г
5. Найдем молярность, которая определяется как количество молей растворенного вещества в одном литре раствора:
n = m/М
n = 41,2/152 = 0,27 моль
См = n/V
См = 0,27/2 = 0,135 моль/л
6. Найдем нормальность:
nэ = m/Мэ
nэ = 41,2/76 = 0,54 моль
Сн = nэ/V
Сн = 0,54/2 = 0,27 моль/л
7. Найдем моляльность раствора. Моляльная концентрация равна:
b (x) = n(x)/m
В технологии выполнения химических анализов необходимым элементом является приготовление растворов химических веществ. В химическом анализе используются различные растворенные вещества (реагенты, буферные смеси, фиксирующие агенты, консерванты и т.п.) и растворители (вода, этанол и водно-спиртовые смеси, органические экстрагенты). В учебных пособиях, руководствах для химиков-аналитиков, нормативных документах (ГОСТах, РД, МУ) и справочной литературе можно встретить различные способы выражения концентраций. Ниже мы остановимся на некоторых из них, наиболее часто встречающихся, но сначала приведем краткую информацию по основополагающим единицам измерений, применяющихся при описании различных способов выражения концентраций химических веществ в растворах*.
Масса вещества обозначается как m(X) (где X – химический символ вещества) и обычно измеряется в граммах или миллиграммах.
За единицу количества вещества n(X) принят моль. Масса одного моля вещества называется молярной массой вещества. Последняя обозначается буквой «М» и обычно измеряется в г/моль. Например, М(Cu) = 63,54 г/моль, М(Н2SO4) = 98,08 г/моль.
Наряду с единицей количества вещества используется также единица количества вещества эквивалентов n[(1/z)Х], определяемая как произведение числа эквивалентности z(X) на количество вещества n(X). При этом под эквивалентом подразумевают реальную или условную частицу вещества, которая в конкретной кислотно-основной реакции эквивалентна одному иону водорода, в окислительно-восстановительной реакции – одному электрону. Соответственно, число эквивалентности z(Х) определяется исходя из химической формулы вещества и типа химической реакции:
-
для кислот z(Х) равно числу катионов водорода, способных замещаться катионами металлов. Например, z(НCl) = 1; z(Н2SO4) = 2;
-
для гидроксидов z(Х) равно числу гидроксигрупп OH–. Например, z(NaOH) = 1; z(Al(OH)3) = 3;
-
для солей z равно числу катионов водорода кислоты, замещенных катионами металла или аммония. Например, z(NaCl) = 1; z[Fe2(SO4)3] = 6.
Молярная масса эквивалента M[(1/z)X] есть отношение молярной массы M(X) вещества к числу эквивалентности. Например, M(1/1HCl) = 36,46/1=36,46 г/моль; M[1/6Fe2(SO4)3] = 399,88/6 = 66,65 г/моль.
Понятие «молярная масса эквивалента» равноценно прежнему «грамм-эквивалент», в современной литературе не используемому.
- 1 Массовая доля (также называют процентной концентрацией)
- 2 Объёмная доля
- 3 Молярность (молярная объёмная концентрация)
- 4 Моляльность (молярная весовая концентрация)
- 5 Нормальная концентрация (мольная концентрация эквивалента)
- 6 Титр раствора
- 7 Мольная доля
- 8 Другие способы выражения концентрации растворов
- 9 Применимость способов выражения концентрации растворов, их свойства
- 10 Формулы перехода от одних выражений концентраций растворов к другим
- 11 Наиболее распространённые единицы
Молярная концентрация — число молей растворённого вещества в единице объёма раствора. Молярная концентрация в системе СИ измеряется в моль/м3, однако на практике её гораздо чаще выражают в моль/л или ммоль/л. Также распространено выражение в «молярности». Возможно другое обозначение молярной концентрации- С(х), которое принято обозначать М. Так, раствор с концентрацией 0,5 моль/л называют 0,5-молярным.
Формулы для пересчета концентраций растворов
Существуют и другие, распространённые в определённых областях знаний или технологиях, методы выражения концентрации. Например, в фотометрии часто используют массовую концентрацию, равную массе растворённого вещества в 1 л раствора. При приготовлении растворов кислот часто указывают, сколько объёмных частей воды приходится на одну объёмную часть концентрированной кислоты (например, 1:3). Концентрация загрязнений в воздухе может выражаться в частях на миллион (
В связи с тем, что моляльность, массовая доля, мольная доля не включают в себя значения объёмов, концентрация таких растворов остаётся неизменной при изменении температуры. Молярность, объёмная доля, титр, нормальность изменяются при изменении температуры, т.к. при этом изменяется плотность растворов.
Разные виды выражения концентрации растворов применяются в разных сферах деятельности, в соответствии с удобством применения и приготовления растворов заданных концентраций. Так, титр раствора удобен в аналитической химии для волюмометрии (титриметрического анализа) и т.п.
Под раствором в химии понимают твёрдую или жидкую однородную систему, состоящую из нескольких компонентов. Вещества образующие раствор разделяются на растворители и растворённые.
Например, сахар, находящийся в воде — такая смесь называется двухгомогенная. Если же в сахарную воду добавить уксус, то полученный раствор уже будет трёхгомогенный. Количество в смеси того или иного разжиженного компонента называется концентрацией. Изменяться она может в широких пределах.
Существует несколько способов выражения концентрации растворов:
Существуют и другие, распространённые в определённых областях знаний или технологиях, методы выражения концентрации. Например, при приготовлении растворов кислот в лабораторной практике часто указывают, сколько объёмных частей воды приходится на одну объёмную часть концентрированной кислоты (например, 1:3). Иногда используют также отношение масс (отношение массы растворённого вещества к массе растворителя) и отношение объёмов (аналогично, отношение объёма растворяемого вещества к объёму растворителя).
Раствор может быть образован путем растворения газа в жидкости или твердого тела в жидкости. В обоих случаях жидкость является растворителем, а другой компонент — растворенное вещество. Когда раствор образован путем смешивания двух жидкостей, растворителем считается та жидкость, которая находится в большем количестве, иначе говоря имеет бОльшую концентрацию.
Концентрацию можно выражать по разному, но наиболее распространенный способ — указание его молярности. Молярная концентрация (молярность) — это число молей растворенного вещества в 1 литре раствора. Единица молярности обозначается символом M. Например два моля соляной кислоты на 1 литр раствора обозначается 2 М HCl. Кстати, если на 1 литр раствора приходится 1 моль растворенного вещества, тогда раствор называется одномолярным. Молярная концентрация раствора обозначается различными символами:
- cx, Смx, [x], где x — растворенное вещество
Формула для вычисления молярной концентрации (молярности):
- См = n/V, моль/л
где n — количество растворенного вещества в молях, V — объем раствора в литрах.
Пару слов о технике приготовления растворов нужной молярности. Очевидно, что если добавить к одному литру растворителя 1 моль вещества, общий объем раствора будет чуть больше одного литра, и потому будет ошибкой считать полученный раствор одномолярным. Чтобы этого избежать, первым делом добавляем вещество, а только потом доливаем воду, пока суммарный объем раствора не будет равным 1 л. Полезно будет запомнить приближенное правило аддитивности объемов, которое гласит, что объем раствора приближенно равен сумме объемов растворителя и растворенного вещества. Растворы многих солей приближенно подчиняются данному правилу.
Наряду с молярностью, химики используют моляльность, или моляльную концентрацию, в основе которой учитывается количество использованного растворителя, а не количество образующегося раствора. Моляльная концентрация — это число молей растворенного вещества в 1 кг растворителя (а не раствора!). Моляльность выражается в моль/кг и обозначается маленькой буквой m. Формула для вычисления моляльной концентрации:
- m = n/m
где n — количество растворенного вещества в молях, m — масса растворителя в кг
Для справки отметим, что 1 л воды = 1 кг воды, и еще, 1 г/мл = 1 кг/л.
В химической практике часто занимаются разбавлением растворов, т.е добавлением растворителя. Просто нужно запомнить, что число молей растворенного вещества при разбавлении раствора остается неизменным. И еще запомните формулу правильного разбавления раствора:
- Число молей растворенного вещества = c1V1 = c2V2
Обычно растворы приготовляются с весовой, молярной и эквивалентной концентрацией. В таблице приведены формулы пересчета для наиболее употребительных растворов. В формулах учитывается, что для одинаковых температур и обычной точности измерений числовые значения относительного веса, плотности (г/см 3 ) и удельного веса (г/см 3 ) практически совпадают.
Весовые концентрации
| Искомая | Св%, г/100 г раствора | Св.в, /100г растворителя | Св.о., г/дм 3 раствора |
| Заданная | |||
| Св,% | Св% | 100·Св (100-Св) | 10·ρ·Св |
| Св.в., г/100г | 100·Св.в 100+Св.в. | Св.в. | 1000·ρ·Св.в. 100+Св.в. |
| Св.о., г/дм 3 | Св.о. 10·ρ | 100·Св.о. 1000·ρ-Св.о. | Св.о. |
| См.д. | 100·См.д.·М См.д.М+(1-См.д.)Мр | 100См.д.М (1-См.д.)Мр | 1000ρСмд·М См.д.М+(1-См.д.)Мр |
| Сm., моль/1000г | 100СmМ 1000+Сm·М | Сm·М | 1000ρСmМ 1000+СmМ |
| См, моль/дм 3 | См·М 10ρ | 100См·М 1000ρ-См·М | 100См·М 1000ρ-См·М |
| Сн, моль-эк/дм 3 | Сн·Мэ 10ρ | 100Сн·Мэ 1000ρ-Сн·Мэ | 100Сн·Мэ 1000ρ-Сн·Мэ |
Молярные концентрации
| Искомая | См.д. | Сm, моль/1000г | См, моль/дм 3 |
| Заданная | |||
| Св,% | Св/ М Св+ 100-Св М Мр | 1000Св М(100-Св) | Св10ρ М |
| Св.в., г/100г | Св.в./ М Св.в. + 100 М Мр | 10С.в.в М | 1000ρСв.в (100+Св.в.)М |
| Св.о., г/дм 3 | Мр·Св.о Св.о.(Мр-М)+1000ρМ | 1000·Св.о. М(1000ρ-Св.о | Св.о. М |
| См.д. | См.д. | 1000См.д. Мр-См.д.·Мр | 1000См.д. См.д.М+(1-См.д.)Мр |
| Сm., моль/1000г | Мр·Сm Мр·Сm+1000 | Сm | 1000ρ·Сm 1000+Cm· M |
| См, моль/дм 3 | Мр·См См(Мр-М)+1000ρ | 1000См 1000ρ-См·М | См |
| Сн, моль-экв/дм 3 | Сн·Мэ·Мр Сн·Мэ(Мр-М)+1000ρМ | 1000Сн·Мэ (1000ρ-Сн·Мэ)М | Сн·Мэ М |
Эквивалентные концентрации
| Искомая | Сн, моль-экв/дм 3 | Сэ.в., моль-экв/1000г |
| Заданная | ||
| Св,% | Св·10ρ/Мэ | 1000Св/Мэ(100-Св) |
| Св.в., г/100г | 1000ρСв.в. (100+Св.в.)Мэ | 10Св.в. Мэ |
| Св.о., г/дм 3 | Св.о./Мэ | 1000Св.о./(1000-Св.о.)Мэ |
| См.д. | 1000ρ·См.д.·М [См.д.М+(1-Cм.д.)]Мэ | 1000См.д.·М (Мр-См.д.·Мр)Мэ |
| Сm., моль/1000г | 1000ρСmМ (1000+Сm·М)Мэ | См.д.·М Мэ |
| См, моль/дм 3 | См·М Мэ | 1000См·М (1000ρ-См·М)Мэ |
| Сн, моль-эк/дм 3 | Сн | 1000Сн/1000ρ-Сн·Мэ |
Св,% — весовая концентрация: показывает число грамм растворенного вещества в 100 граммах раствора;
Св.в. — весовая концентрация: показывает число грамм растворенного вещества в 100 г растворителя;
Св.о.- весо-объемная концентрация: показывает число грамм растворенного вещества в 1 литре раствора;
См.д.-мольная доля: число молей растворенного вещества на количество молей в растворе;
Сm — молярно-весовая концентрация или моляльность: показывает число молей растворенного вещества в 1 кг растворителя;
См — молярно-объемная или моляльность: показывает число молей растворенного вещества в 1 дм 3 раствора;
Сн — эквивалентно-объемная или нормальность: показывает число моль-эквивалентов растворенного вещества в 1дм 3 раствора;
Сэ.в. — эквивалентно-вессовая: показывает число грамм-эквивалентов растворенного вещества в 1кг растворителя;
М — молярная масса растворенного вещества;
Мр — молярная масса растворителя;
Мэ — молярная масса эквивалента растворенного вещества;
ρ — плотность раствора.
Формулы и зависимости, используемые
При приготовлении растворов
1. Растворение вещества в растворителе:
х = Св·а/100; b= а — х,
где х — масса растворяемого вещества, необходимая для приготовления заданного количества (а) раствора с требуемой весовой концентрацией в % (Св); b — масса растворителя.
При растворении кристаллогидрата в воде необходимо учитывать, что содержащаяся в нем кристаллизационная вода разбавляет раствор. Тогда используется формула:
х= Св.в.·z/1-(Св.в.(z-1)/100),
6,022х10 23 атомов углерода (постоянная Авогадро = число Авогадро), то моль– такое количество вещества, которое содержит 6,022х10 23 структурных элементов (молекул, атомов, ионов и др.).
- Отношение массы вещества к количеству вещества называют молярной массой.
- M (X) = m (X) / n(X)
- То есть, молярная масса(М) – это масса одного моля вещества. Основной системной (в международной системе единиц СИ) единицей молярной массы является кг/моль, а на практике – г/моль. Например, молярная масса самого легкого металла лития М (Li) = 6,939 г/моль, молярная масса газа метана М (СН4) = 16,043 г/моль. Молярная масса серной кислоты рассчитывается следующим образом M (Н2SО4) = 196 г / 2 моль = 96 г/моль.
- Молярная масса М (Х) — масса одного моля молекул вещества (г/моль). M(X)=mx/n (X), где mx – масса вещества, г; n (X) – количество вещества, моль. Молярная масса вещества Х численно равна относительной молекулярной массе Mr (в случае молекул) или относительной атомной массе (в случае атомов).
- Относительная молекулярная масса (Mr) –это молярная масса соединения, отнесенная к 1/12 молярной массы атома углерода-12.
- Например,Мr(СН4) = 16,043. Относительная молекулярная масса – величина безразмерная.
- Относительная атомная масса (Ar) –это молярная масса атома вещества, отнесенная к 1/12 молярной массы атома углерода-12.
- Например, Ar(Li) = 6,039.
Концентрация. Отношение количества или массы вещества, содержащегося в системе, к объему или массе этой системы называют концентрацией. Известно несколько способов выражения концентрации. В России чаще всего концентрацию обозначают заглавной буквой С, имея в виду прежде всего массовую концентрацию, которая по праву считается наиболее часто применяемой в экологическом мониторинге форма выражения концентрации (именно в ней измеряют величины ПДК).
- Массовая концентрация (С или β) –отношение массы компонента, содержащегося в системе (растворе), к объему этой системы (V). Это самая распространенная у российских аналитиков форма выражения концентрации.
- β(Х) =m (X) / V(смеси)
- Единица измерения массовой концентрации – кг/м 3 или г/м 3 , кг/дм 3 или г/дм 3 (г/л), кг/см 3 , или г/см 3 (г/мл), мкг/л или мкг/мл и т.д. Арифметические пересчеты из одних размерностей в другие не представляет большой сложности, но требуют внимательности. Например, массовая концентрация хлористоводородной (соляной) кислотыС(HCl) = 40 г / 1 л = 40 г/л = 0,04 г/мл = 4·10 – 5 мкг/л и т.д. Обозначение массовой концентрации С нельзя путать с обозначением мольной концентрации (с), которая рассматривается далее.
- Типичными являются соотношения β(Х): 1000 мкг/л = 1 мкг/мл = 0,001 мг/мл.
- Массовая концентрация — это отношение массы к объему системы . а отношение массы к массе это — массовая доля 🙂
Титр (Т) В объемном анализе (титриметрии) употребляется одна из форм массовой концентрации – титр.Титр раствора (Т) –это масса вещества, содержащегося в одном кубическом сантиметре = в одном миллилитре раствора.
- Единицы измерения титра — кг/см 3 , г/см 3 , г/мл и др.
Моляльность (b) —отношение количества растворенного вещества (в молях) к массе растворителя (в кг).
- b(Х) = n(X) / m (растворителя) = n(X) / m (R)
- Единица измерения моляльности —моль/кг. Например,b (HCl/H2O) = 2 моль/кг. Моляльная концентрация применяется в основном для концентрированных растворов.
Мольная(! )доля (х) –отношение количества вещества данного компонента (в молях), содержащегося в системе, к общему количеству вещества (в молях).
- х(Х) =n(X) / n(X) + n(Y)
- Мольнаядоля может быть выражена в долях единицы, процентах (%), промилле (тысячная часть %) и в миллионных (млн –1 ,ppm), миллиардных (млрд –1 ,ppb), триллионных (трлн –1 ,ppt) и др. долях, но единицей измерения все равно является отношение –моль/моль. Например,х(С2Н6) = 2 моль / 2 моль + 3 моль = 0,4 (40 %).
Массовая доля (ω)–отношение массы данного компонента, содержащегося в системе, к общей массе этой системы.
- ω (Х) = m(X) / m(смеси)
- Массовая доля измеряется в отношениях кг/кг (г/г). При этом она может быть выражена в долях единицы, процентах (%), промилле, миллионных, миллиардных и т.д. долях. Массовая доля данного компонента, выраженная в процентах, показывает, сколько граммов данного компонента содержится в 100 г раствора.
- Например, условно ω (KCl) = 12 г / 12 г + 28 г = 0,3 (30%).
Растворы титр, которых известен, называются титрованными. Титрованный раствор можно приготовить, если точную навеску растворить в мерной колбе. Например, навеску 0,2750 г Nа2SО4поместим в колбу на 200 мл и доведем объем дистиллированной водой до метки, то титр приготовленного раствора точно, конечно, известен:
Т= 0,2750/200 =0,0013750 г/мл
Вещества, из которых готовят растворы с известным титром, называются исходными (стандартными веществами). Исходные вещества должны удовлетворять следующим требованиям:
а) они должны быть химически чистыми (примеси не более 0,05-0,1 %);
б) состав должен строго соответствовать химической формуле;
в) устойчивы при хранении в растворе и в твердом состоянии;
г) величина эквивалента должна быть наибольшей.
Раствор, приготовленный таким образом, называется стандартными раствором с приготовленным титром. Способ приготовления титрованных растворов зависит от свойств вещества и агрегатного состояния
1. Из веществ кристаллических х.ч. готовят по точной навеске.
- Čeština
- Deutsch
- Español
- Français
- Italiano
- Nederlands
- Polski
- Português
- Türkçe
- Norsk
- Svenska
- Dansk
- Suomen kieli
- Magyar
- Română
- Previous article
- Next article
- Čeština
- Español
- Français
- Italiano
- Nederlands
- Polski
- Português
- Русский
- Türkçe
- Norsk
- Svenska
- Dansk
- Suomen kieli
- Magyar
- Română
- моль / м 3 = 10 −3 моль / дм 3 = 10 −3 моль / л = 10 −3 M = 1 ммоль / л = 1 мМ.
- Ссылки сюда
- Связанные правки
- Спецстраницы
- Версия для печати
- Постоянная ссылка
- Сведения о странице
- Цитировать страницу
- 1 Массовая доля (весовые проценты)
- 2 Объёмная доля
- 3 Молярность (молярная концентрация, молярная объёмная концентрация)
- 4 Моляльность (молярная весовая концентрация)
- 5 Нормальность (молярная концентрация эквивалента)
- 6 Титр раствора
- 7 Мольная доля
- 8 Другие способы выражения концентрации растворов
- 9 Применимость способов выражения концентрации растворов, их свойства
Формулы перехода от одних выражений концентраций растворов к другим
Молярная концентрация или молярность чаще всего выражается в молях растворенного вещества на литр раствора . Для использования в более широких приложениях он определяется как количество растворенного вещества на единицу объема раствора или на единицу объема, доступного для видов, представленное строчной буквой c :
В Международной системе единиц (СИ) согласованной единицей молярной концентрации является моль / м 3 . Однако это неудобно для большинства лабораторных целей, и в большинстве химической литературы традиционно используется моль / дм 3 , что совпадает с моль / л . Эта традиционная единица часто обозначается буквой M, которой может предшествовать префикс SI, необходимый для обозначения подмножителей, например:
Единицы миллимолярные и микромолярные относятся к мМ и мкМ (10 -3 моль / л и 10 -6 моль / л ) соответственно.
| Имя | Сокращение | Концентрация | |
|---|---|---|---|
| (Молл) | (моль / м 3 ) | ||
| миллимолярный | мМ | 10 −3 | 10 0 |
| микромолярный | мкМ | 10 −6 | 10 −3 |
| наномолярный | нМ | 10 −9 | 10 −6 |
| пикомолярный | вечера | 10 −12 | 10 −9 |
| фемтомолярный | fM | 10 −15 | 10 −12 |
| аттомолярный | являюсь | 10 −18 | 10 −15 |
| зептомолярный | zM | 10 −21 | 10 −18 |
| йоктомолярный | yM | 10 -24 (6 частиц на 10 л) |
10 −21 |
Сумма молярных концентраций дает общую молярную концентрацию, а именно плотность смеси, деленную на молярную массу смеси, или, по-другому, обратную величину молярного объема смеси. В ионном растворе ионная сила пропорциональна сумме молярной концентрации солей.
Молярная концентрация (молярность, мольность [5] ) — количество вещества (число молей) компонента в единице объёма смеси. Молярная концентрация в системе СИ измеряется в моль/м³, однако на практике её гораздо чаще выражают в моль/л или ммоль/л. Также используют выражение «в молярности». Возможно другое обозначение молярной концентрации, которое принято обозначать М. Так, раствор с концентрацией 0,5 моль/л называют 0,5-молярным, записывают «0,5 M».
Нормальная концентрация — количество эквивалентов данного вещества в 1 литре смеси. Нормальную концентрацию выражают в моль-экв/л или г-экв/л (имеется в виду моль эквивалентов). Для записи концентрации таких растворов используют сокращения «н» или «N». Например, раствор, содержащий 0,1 моль-экв/л, называют децинормальным и записывают как 0,1 н.
c ( f e q B ) = c ( ( 1 / z ) B ) = z ⋅ c B = z ⋅ n B V = 1 f e q ⋅ n B V
Определение молярной концентрации и формулы для её расчёта
Иногда встречается использование так называемых «весообъёмных процентов» [10] , которые соответствуют массовой концентрации вещества, где единица измерения г/(100 мл) заменена на процент. Этот способ выражения используют, например, в спектрофотометрии, если неизвестна молярная масса вещества или если неизвестен состав смеси, а также по традиции в фармакопейном анализе. [11] Стоит отметить, что поскольку масса и объём имеют разные размерности, использование процентов для их соотношения формально некорректно. Также международное бюро мер и весов [12] и ИЮПАК [13] не рекомендуют добавлять дополнительные метки (например «% (m/m)» для обозначения массовой доли) к единицам измерения.
Существуют и другие, распространённые в определённых областях знаний или технологиях, методы выражения концентрации. Например, при приготовлении растворов кислот в лабораторной практике часто указывают, сколько объёмных частей воды приходится на одну объёмную часть концентрированной кислоты (например, 1:3). Иногда используют также отношение масс (отношение массы растворённого вещества к массе растворителя) и отношение объёмов (аналогично, отношение объёма растворяемого вещества к объёму растворителя).
В связи с тем, что моляльность, массовая доля, мольная доля не включают в себя значения объёмов, концентрация таких растворов остаётся неизменной при изменении температуры. Молярность, объёмная доля, титр, нормальность изменяются при изменении температуры, так как при этом изменяется плотность растворов. Именно моляльность используется в формулах повышения температуры кипения и понижения температуры замерзания растворов.
Разные виды выражения концентрации растворов применяются в разных сферах деятельности, в соответствии с удобством применения и приготовления растворов заданных концентраций. Так, титр раствора удобен в аналитической химии для волюмометрии (титриметрического анализа) и т. п.
Нормальная концентрация — количество эквивалентов данного вещества в 1 литре раствора. Нормальную концентрацию выражают в моль-экв/л или г-экв/л (имеется в виду моль эквивалентов). Для записи концентрации таких растворов используют сокращения «н» или «N». Например, раствор, содержащий 0,1 моль-экв/л, называют децинормальным и записывают как 0,1 н.
Урок 15. Моляльность и молярность
Существуют и другие, распространённые в определённых областях знаний или технологиях, методы выражения концентрации. Например, в фотометрии часто используют массовую концентрацию, равную массе растворённого вещества в 1 л раствора. При приготовлении растворов кислот в лабораторной практике часто указывают, сколько объёмных частей воды приходится на одну объёмную часть концентрированной кислоты (например, 1:3). Концентрация загрязнений в воздухе может выражаться в частях на миллион (ppm — от англ. parts per million). Иногда используют также отношение масс (отношение массы растворённого вещества к массе растворителя) и отношение объёмов (аналогично, отношение объёма растворяемого вещества к объёму растворителя).
В связи с тем, что моляльность, массовая доля, мольная доля не включают в себя значения объёмов, концентрация таких растворов остаётся неизменной при изменении температуры. Молярность, объёмная доля, титр, нормальность изменяются при изменении температуры, так как при этом изменяется плотность растворов. Именно моляльность используется в формулах повышения температуры кипения и понижения температуры замерзания растворов.
Разные виды выражения концентрации растворов применяются в разных сферах деятельности, в соответствии с удобством применения и приготовления растворов заданных концентраций. Так, титр раствора удобен в аналитической химии для волюмометрии (титриметрического анализа) и т. п.