Koncentracija

Izvor: Wikipedija
Skoči na: orijentacija, traži

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[uredi VE | uredi]

Ove čaše sa crvenom bojom prikazuju kvalitativne promjene u koncentraciji. Otopine na lijevoj strani su manje koncentrirane, dok su one na desnoj strani više koncentrirane.

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[uredi VE | uredi]

Postoje četiri načina izražavanja koncentracije:

Masena koncentracija[uredi VE | uredi]

Masena koncentracija \gamma se definira kao omjer mase otopljene tvari m_B i volumena otopine V:

\gamma = \frac {m_B}{V}

Može se definirati i kao umnožak masenog udjela w_B i gustoće otopine \rho:

\gamma = w_B \times \rho

Te kao umnožak množinske koncentracije c_B i molarne mase tvari M_B:

\gamma = c_B \times M_B

Mjerna jedinica u SI sustavu je kg m-3, iako se u kemijskoj praksi najčešće koristi g dm-3

Gustoća otopine \rho 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.

\rho_{otopina} = \frac {m_{otopina}}{V_{otopina}}

Molarna (množinska) koncentracija[uredi VE | uredi]

Stariji naziv: molaritet[1]

Molarna (množinska) koncentracija c je omjer množine otopljene tvari n_B i volumena otopine V:

c = \frac {n_B}{V}

Formula koja povezuje množinsku koncentraciju tvari c_B, maseni udio tvari w_B, gustoću otopine \rho i molarnu masu tvari M_B glasi:

c_B = \frac {w_B \times \rho}{M_B}

Mjerna jedinica u SI sustavu je mol m-3. Međutim, češće se koristi mol/L (= mol dm-3).

Brojčana (brojevna) koncentracija[uredi VE | uredi]

Brojčana (brojevna) koncentracija C je omjer broja otopljene tvari N_B i volumena otopine V:

C = \frac{N_B}{V}

Mjerna jedinica u SI sustavu je 1/m3.

Volumna koncentracija[uredi VE | uredi]

Volumna koncentracija \phi je omjer volumena otopljene tvari V_B i volumena otopine V prije miješanja:

\phi = \frac {V_B}{V}

Jedinica u SI sustavu je m3/m3.

Povezane kvantitete[uredi VE | uredi]

Još nekoliko kvantiteta može opisivati sastav smjese. One se ne bi trebale zvati koncentracijama.

Normalnost[uredi VE | uredi]

Normalnost je definirana kao molarna koncentracija c podijeljena s faktorom ekvivalentnosti f_{eq}. Otkad definicija faktora ekvivalentnosti možda nije nepristrana, IUPAC i NIST ne preporučaju korištenje normalnosti.

Molalnost[uredi VE | uredi]

(Ne miješati s molarnost/molaritet)

Molalnost (molalitet) otopine b definirana je kao omjer otopljene tvari n_B i mase otapala m_A (ne mase otopine):

b = \frac{n_B}{m_A}

Mjerna jedinica u SI sustavu je mol/kg.

Množinski udio[uredi VE | uredi]

Množinski udio x_B definira se kao množina tvari n_B podijeljena s ukupnom množinom svih tvari u smjesi n_{uk}:

n_{uk} = n_A + n_B
x_B = \frac {n_B}{n_A + n_B}

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[uredi VE | uredi]

Molarni omjer r definira se kao množina tvari n_B podijeljena s ukupnom količinom svih ostalih tvari u smjesi:

r = \frac{n_B}{n_{uk}-n_B}

Ako je n_B mnogo manji od n_{uk}, 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[uredi VE | uredi]

Maseni udio w_B je omjer mase otopljene tvari m_B i mase otopine (koja je zbroj mase otopljene tvari i mase otapala) m_{uk}, to jest:

w_B = \frac {m_B}{m_A + m_B}

Za izračunavanje masenog udjela sastojka A u smjesi A_2 B_3, formula glasi:

w(A,A_2 B_3) = \frac {2 \times Ar(A)}{Mr(A_2 B_3)}

U kojoj Ar označava relativnu atomsku masu elementa, a Mr 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[uredi VE | uredi]

Maseni omjer \zeta_B je definiran kao masa otopljene tvari m_B podijeljena s ukupnom masom svih drugih tvari u smjesi:

\zeta_B = \frac{m_B}{m_{uk}-m_B}

Jedinica u SI sustavu je kg/kg. Međutim, za male masene omjere češće se koristi obilježavanje „parts per“ (dijelova po).

Ovisnost o volumenu[uredi VE | uredi]

Koncentracija ovisi o promjeni volumena otopine najviše zbog termalnog širenja.

Tablica koncentracija i povezanih količina[uredi VE | uredi]

Vrsta koncentracije Simbol Definicija Jedinica u SI sustavu druga/e jedinica/e
masena koncentracija \gamma m_B/V kg/m3 g/100mL (=g/dL)
molarna koncentracija c n_B/V mol/m3 M (=mol/L)
brojčana koncentracija C N_B/V 1/m3 1/cm3
volumna koncentracija \phi V_B/V m3/m3
Povezane količine Simbol Definicija Jedinica u SI sustavu druga/e jedinica/e
normalnost c/f_{eq} mol/m3 N (=mol/L)
molalnost b n_B/m_{otapala} mol/kg
molarni udio x_B n_B/n_{uk} mol/mol ppm, ppb, ppt
molarni omjer r n_B/(n_{uk}-n_B) mol/mol ppm, ppb, ppt
maseni udio w_B m_B/m_{uk} kg/kg ppm, ppb, ppt
maseni omjer \zeta m_B/(m_{uk}-m_B) kg/kg ppm, ppb, ppt

Izvori[uredi VE | uredi]

  • Kemija 2, Pavlović, G., Kovačević, Lj., ALFA d.d., Zagreb, 2010.