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Concentración

En química, concentración es la medida de cuánto del dado sustancia se mezcla con otra sustancia. Esto puede aplicarse a cualquier clase de mezcla química, pero lo más frecuentemente el concepto se limita a homogéneo soluciones, de donde refiere a la cantidad solute en una sustancia.

A concentrado una solución, una debe agregar más solute, o reduzca la cantidad de solvente (por ejemplo, por selectivo evaporación). Por el contrario, con diluído una solución, una debe agregar más solvente, o reduzca la cantidad de solute.

A menos que sean dos sustancias completamente miscible existe una concentración en la cual ningún otro solute disuelva en una solución. A este punto, la solución reputa saturado. Si el solute adicional se agrega a una solución saturada, no disolverá (excepto en ciertas circunstancias, cuando sobresaturación puede ocurrir). En lugar, separación de la fase ocurrirá, conduciendo a las fases el coexisting o a a suspensión. El punto de la saturación depende de muchas variables tales como temperatura ambiente y la naturaleza química exacta del solvente y del solute.

La concentración analítica incluye todas las formas de esa sustancia en la solución.

Contenido 1 Descripción cualitativa 2 Notación cuantitativa 2.1 Masa contra volumen 2.2 Molarity 2.3 Molality 2.4 Fracción del topo 2.5 Porcentaje total (fracción) 2.6 porcentaje del Masa-volumen 2.7 cociente del Masa-volumen 2.8 porcentaje del Volumen-volumen 2.9 Normalidad 2.9.1 Definición 2.9.2 Uso 2.9.3 Casos específicos 2.9.4 Aplicaciones prácticas 2.10 Formal 2.11 “Parte-por” la notación 2.11.1 Notas para mayor clareza 3 Tabla de las medidas de la concentración 4 Vea también 5 Referencias

Descripción cualitativa

A menudo en informal, la lengua no técnica, concentración se describe en a cualitativo la manera, con el uso de adjetivos por ejemplo “diluye” o “débil” para las soluciones de la concentración relativamente baja y de otras como “concentrado” o “fuerte” para las soluciones de la concentración relativamente alta. Esos términos relacionan la cantidad de una sustancia en una mezcla con la intensidad observable de los efectos o de las características causados por esa sustancia. Por ejemplo, una regla práctica es que la a concentrada cromático la solución es, más intenso coloreada le es.

Notación cuantitativa

Para los usos científicos o técnicos, una cuenta cualitativa de la concentración es casi nunca suficiente; por lo tanto cuantitativo las medidas son necesarias describir la concentración. Hay un número de diversas maneras de expresar cuantitativo la concentración; el mas comunes se enumeran abajo. Se basan encendido masa, volumen, o ambos. Dependiendo de lo que se basan en él no es siempre trivial convertir una medida a la otra, porque el conocimiento de la densidad pudo ser necesario hacer tan. Ocasionalmente esta información puede no estar disponible, particularmente si la temperatura varía.

Masa contra volumen

Algunas unidades de la concentración - particularmente la más popular, molarity - requieren conocimiento del volumen de una sustancia, que desemejante de masa es variable dependiendo de temperatura y de la presión ambiente. De hecho volumen molar (parcial) puede incluso estar una función de la concentración sí mismo. Esta es la razón por la cual los volúmenes no son necesariamente totalmente aditivos cuando se agregan y se mezclan dos líquidos. están por lo tanto no ser recomendada las medidas Volumen-basadas para la concentración para no-diluyen soluciones o problemas donde relativamente grande las diferencias en temperatura se encuentran (e.g. para diagramas de fase).

A menos que estén indicadas de otra manera, todas las medidas de siguiente del volumen se asuman para estar en a estado estándar temperatura y presión (por ejemplo 25 grados Centígrado en 1 atmósfera o 101.325 kPa). La medida de la masa no requiere tales restricciones.

La masa se puede determinar en una precisión <de 0.2 magnesios sobre una base rutinaria con un analítico balance e instrumentos más exactos existen. Los sólidos y los líquidos son cuantificados fácilmente pesando.

El volumen de un líquido es determinado generalmente por la cristalería calibrada tal como buretas y frascos volumétricos. Para los volúmenes muy pequeños las jeringuillas de la precisión están disponibles. El uso de cubiletes y de cilindros graduados no se recomienda mientras que su indicación del volumen está sobre todo para los propósitos decorativos más bien que cuantitativos. El volumen de sólidos, particularmente de polvos, es a menudo difícil de medir, que es porqué la masa es la medida más generalmente. Para los gases el contrario es verdad: el volumen de un gas se puede medir en una bureta del gas, si el cuidado se toma para controlar la presión, pero la masa no es fácil medir debido a los efectos de la flotabilidad.

Molarity

Vea también: Solución molar Concentración molar

Molarity (mol/L, muela, o M) o concentración molar denota el número de topos de una sustancia dada por litro de la solución. M = Mol/L. Por ejemplo:

El fórmula real para Molarity es:

Tal solución se puede describir como “0.50 muelas.” Debe ser acentuado que las 0.5 soluciones de la muela contienen 0.5 topos de solute en 1.0 litros de solución. Esto es no equivalente a 1.0 litros de solvente. Una solución de 0.5 mol/L contendrá levemente más o levemente menos de 1 litro de solvente porque el proceso de la disolución hace el volumen del líquido aumentar o la disminución.

Después de SI sistema de unidades, National Institute of Standards and Technology, Estados Unidos autoridad encendido medida, considera el molarity y el símbolo M del término de la unidad ser obsoleto, y sugiere en lugar de otro la “concentración de la cantidad-de-sustancia” (c) con las unidades mol/m³ u otras unidades utilizaron junto al SI tal como mol/L^[1]. Esta recomendación no se ha puesto en ejecución universal en academia todavía.

La preparación de una solución del molarity sabido implica el agregar de una cantidad exactamente pesada de solute a a frasco volumétrico, agregando algún solvente para disolverlo, entonces agregando más solvente al terraplén a la marca del volumen.

Al discutir el molarity de concentraciones minuciosas, por ejemplo en muchos de investigación farmacológica, el molarity se expresa en los millimolars (mmol/L, milímetro, 1 milésimo de una muela), los micromolars (μmol/L, μM, 1 millonésimo de una muela) o los nanomolars (nmol/L, nanómetro, 1 billionth de una muela).

Aunque el molarity es en gran medida la medida más de uso general para la concentración, particularmente para las soluciones acuosas diluídas, sufre de un número de desventajas. Las masas se pueden determinar con la gran precisión como balances sea a menudo muy exacto. La determinación del volumen no está a menudo como exacta. Además, un volumen de un líquido cambia con temperatura de modo que el molarity también cambie sin la adición o quitar de ninguna masa. Para no-diluya las soluciones que otro problema es que el volumen molar de una sustancia es sí mismo una función de la concentración de modo que el volumen no sea terminantemente añadido.

Molality

Molality (mol/kg, molal, o m) denota el número de topos de solute por kilogramo de solvente (no solución). Por ejemplo: adición de 1.0 topo del solute a 2.0 kilogramos del solvente constituye una solución con un molality de 0.50 mol/kg. Tal solución se puede describir como “0.50 molal”. El término solución molal se utiliza como taquigrafía para una “una solución molal”, es decir. una solución que contiene un topo del solute por 1000 gramos del solvente.

Después de SI sistema de unidades, National Institute of Standards and Technology, Estados Unidos autoridad encendido medida, considera el símbolo de la unidad m para ser obsoleto, y sugiere en lugar de otro el término “molality de la sustancia B” (m_B) con las unidades mol/kg o una unidad relacionada del SI^[2]. Esta recomendación no se ha puesto en ejecución universal en academia todavía.

Observe que el molality es representado a veces por el símbolo (m), mientras que molarity por el símbolo (m). Los dos símbolos no se significan para ser confundidos, y no se deben utilizar como símbolos para las unidades. SI la unidad para el molality es mol/kg. (La unidad m metro de los medios.)

Como otras medidas basadas en la masa, la determinación del molality requiere solamente una buena escala, porque las masas del solvente y del solute pueden ser obtenidas pesando, y el molality es independiente de las condiciones físicas como temperatura y la presión, proporcionando ventajas sobre molarity.

En un diluído solución acuosa cerca de temperatura ambiente y de la presión atmosférica estándar, el molarity y el molality serán muy similares en valor. Esto es porque 1 kilogramo de agua corresponde áspero a un volumen de 1 L en estas condiciones, y porque la solución es diluída, la adición del solute hace un impacto insignificante en el volumen de la solución.

Sin embargo, en el resto de las condiciones, éste no es generalmente el caso.

Fracción del topo

fracción del topo Χ, (también llamado fracción molar) denota el número de topos del solute como proporción del número total de topos en una solución. Por ejemplo: 1 topo de solute disolvió en 9 topos de solvente tiene una fracción del topo de 1/10 o 0.1. Las fracciones del topo son sin dimensiones cantidades. ( porcentaje del topo o porcentaje molar, denotado “mol de %” e igual hasta el 100% por la fracción del topo, se cotiza a veces en vez de la fracción del topo.)

Esta medida se utiliza muy con frecuencia en la construcción de diagramas de fase. Tiene un número de ventajas:

• la medida no es temperatura dependiente (por ejemplo molarity) y no requiere el conocimiento de las densidades de las fases implicadas
• una mezcla de la fracción sabida del topo puede ser preparada pesando de las masas apropiadas de los componentes
• la medida es simétrico: en las fracciones Χ=0.1 y Χ=0.9 del topo, el papeles del “solvente” y el “solute” se invierten.

Pues las fracciones y el molality del topo se basan solamente en las masas de los componentes es fácil convertir entre estas medidas. Esto no es verdad para el molarity, que requiere el conocimiento de la densidad.

Porcentaje total (fracción)

Porcentaje total denota masa de una sustancia en una mezcla como porcentaje de la masa de la mezcla entera. (Fracción total x_m puede ser utilizado en vez de porcentaje total dividiendo porcentaje total a 100.) Por ejemplo: si una botella contiene 40 gramos de etanol y 60 gramos de agua, entonces contiene el etanol del 40% al lado de la masa o de 0.4 etanoles totales de la fracción. Los reactivo acuosos concentrados comerciales tales como ácidos y bases se etiquetan a menudo en concentraciones de porcentaje del peso con gravedad específica también enumerado. En más viejos textos y referencias esto se refiere a veces como porcentaje del peso-peso (abreviado como w/w o % peso). En contaminación del agua la química, un término común de medir el porcentaje total total de sólidos disueltos en un medio acuoso es sólidos disueltos total.

porcentaje del Masa-volumen

porcentaje del Masa-volumen, (designado a veces peso-volumen porcentaje o el por ciento de peso por volumen y abreviado a menudo como % del m/v o % del peso/volumen) describe la masa del solute en g por 100 ml de la solución que resulta. el porcentaje del Masa-volumen es de uso frecuente para las soluciones hechas de un solute sólido disuelto en un líquido. Por ejemplo, una solución del azúcar del peso/volumen del 40% contiene 40 g de azúcar por 100 ml de solución que resulta.

cociente del Masa-volumen

De uso frecuente en la medicina y farmacología, un cociente del peso de una droga disuelta en un volumen de agua, se presenta como, los gramos de solute: ml de agua. Los médicos utilizan el término “dilusión” al referir a esta unidad arcane. El ejemplo más ubicuo es las soluciones del epinephrine donde una solución de 1:100,000 tiene 1 epinephrine de g en 100.000 ml de agua. Esto es equivalente a la solución del epinephrine de 0.01 g/l.

Cuando el volumen considerado es un gas, un acercamiento específico es necesario: las condiciones de la presión y de temperatura de gases deben ser consideradas. Un uso típico está en la cuantificación de la emisión de la contaminación atmosférica. Es muy común a los valores del hallazgo tales como 50 g/Nm³ o 50 g/m³N. La “n” antes o después de que el metro cúbico indica que el gas está debajo de Condiciones estándares para la temperatura y la presión.

porcentaje del Volumen-volumen

Artículo principal: Por ciento del volumen

porcentaje del Volumen-volumen (designado a veces volumen de los por ciento por volumen y abreviado como % del v/v) describe el volumen del solute en el ml por 100 ml de la solución que resulta. Esto es la más útil cuando un líquido - la solución líquida está siendo preparada, aunque se utiliza para las mezclas de gases también. Por ejemplo, una solución del etanol del 40% v/v contiene 40 ml de etanol por 100 ml de volumen total. Los porcentajes son solamente aditivos en el caso de mezclas de gases ideales.

Normalidad

La normalidad destaca la naturaleza química de sales: en la solución, las sales disocian en la especie reactiva distinta (iones tales como H⁺, FE³⁺, o Cl^-). La normalidad explica cualquier discrepancia entre las concentraciones de la varia especie iónica en una solución. Por ejemplo, en una sal tal como MgCl₂, hay dos topos de Cl^- para cada topo del magnesio²⁺, tan la concentración del Cl^- así como del magnesio²⁺ reputa 2 N (leídos: “dos normales”). Otros ejemplos se dan abajo.

Definición

A normal es uno equivalente del gramo de un solute por el litro de solución. La definición de un equivalente del gramo varía dependiendo del tipo de reacción química que se discuta que - puede referir a los ácidos, a las bases, a especie redox, y a los iones que se precipitarán.

Uso

Es crítico observar que la normalidad mide un solo ion que participe en un solute total. Por ejemplo, uno podía determinar la normalidad del hidróxido o del sodio en una solución acuosa del hidróxido del sodio, pero la normalidad del hidróxido del sodio sí mismo no tiene ningún significado. Sin embargo es de uso frecuente describir soluciones de ácidos o de bases, en esos casos que se implica que la normalidad refiere al H⁺ u OH⁻ ion. Por ejemplo, 2 normales ácido sulfúrico (H₂TAN₄), medios esos la normalidad de H⁺ los iones son 2, o ése el molarity del ácido sulfúrico es 1. Semejantemente para 1 H molar₃PO₄ la normalidad es 3 pues contiene tres H⁺ iones.

Casos específicos

Pues los iones en la solución pueden reaccionar con diversos caminos, hay tres definiciones comunes para la normalidad como medida de especie reactiva en la solución:

• En química de la ácido-base, la normalidad se utiliza para expresar la concentración de protones o iones del hidróxido en la solución. Aquí, la normalidad diferencia del molarity por un valor del número entero - cada solute puede producir equivalentes de n de especies reactivas cuando está disuelto. Por ejemplo: 1 M CA acuoso (OH)₂ es 2 N (normal) en hidróxido.
• En redox las reacciones, normalidad miden la cantidad de agente el oxidar o de reducción de la cual puede aceptar o equipar un topo electrones. Aquí, las escalas de la normalidad del molarity, lo más comúnmente posible, por un valor fraccionario. Calcular la normalidad de la especie redox en la solución puede ser desafiador.
• En precipitación las reacciones, normalidad miden la concentración de los iones que se precipitarán en una reacción dada. Aquí, las escalas de la normalidad del molarity otra vez por un valor del número entero.

Aplicaciones prácticas

La medida de normalidad es extremadamente útil para las titulaciones - dadas dos especies que se sepan para reaccionar con un cociente sabido, simplemente las necesidades una de escalar los volúmenes de soluciones con normalities sabidos para conseguir una reacción completa con la ecuación siguiente:

N_aV_a=N_bV_b

Sin embargo, la normalidad no puede representar confiablemente una medida inequívoca de la concentración de una solución. Puesto que la medida de normalidad depende de la reacción que participa el solute adentro, la misma concentración del solute puede poseer dos diferente normalities para dos diversas reacciones. Por ejemplo, magnesio²⁺ está 2 N con respecto a un Cl^- el ion, pero es solamente 1 N con respecto a un O^2- ion.

Por consiguiente, la normalidad se utiliza no más para representar la concentración de una solución como tal. En lugar, una solución se debe etiquetar según su molarity, y es entonces posible calcular la normalidad para una titulación particular usando la ecuación arriba. NIST también ha estipulado que esta unidad es obsoleta y recomienda el continuar de su uso.

Formal

formal (f) es otra medida de concentración similar al molarity. Las concentraciones formales se utilizan a veces al solucionar problemas del equilibrio químico. Se calcula basó en los pesos del fórmula de productos químicos por el litro de solución. La diferencia entre las concentraciones formales y molares es que la concentración formal indica topos del fórmula químico original en la solución, sin el respeto para las especies que existen realmente en la solución. La concentración molar, por otra parte, es la concentración de la especie en la solución.

Por ejemplo: si uno disuelve el carbonato de sodio (Na₂CO₃) en un litro de agua, el compuesto disocia en el Na⁺ y CO₃^2- iones. Algo del CO₃^2- reacciona con el agua a la forma HCO₃^- y H₂CO₃. Si el pH de la solución es bajo, no hay prácticamente Na₂CO₃ izquierda en la solución. Así pues, aunque hemos agregado 1 mol de Na₂CO₃ a la solución, no contiene 1 M de esa sustancia. (Algo, contiene un molarity basado en los otros componentes de la solución.) sin embargo, era una vez que sea dicho que tales soluciones contienen 1 F del Na₂CO₃.

“Parte-por” la notación

Artículo principal: Parte-por la notación

parte-por la notación se utiliza en algunas áreas de la ciencia y de la ingeniería porque no requiere la conversión de pesos o de volúmenes a las unidades más químicamente relevantes tales como normalidad o molarity. Describe la cantidad de una sustancia en otra. Es el cociente de la cantidad de la sustancia del interés a la cantidad de esa sustancia más la cantidad de la sustancia que es pulg.

• Partes por ciento (denotado por “%” [el símbolo de los por ciento], y muy raramente “pph”) - denota la cantidad de una sustancia dada en una cantidad total de 100 sin importar las unidades de la medida mientras sean iguales. e.g. 1 gramo por 100 gramos. 1 porción en 10².

• Partes por mil (denotado por el “‰” [por símbolo del mille], y de vez en cuando “ppt”, aunque esto debe ser evitada) denota la cantidad de una sustancia dada en una cantidad total de 1000 sin importar las unidades de la medida mientras sean iguales. e.g. 1 miligramo por gramo, o 1 gramo por kilogramo. 1 porción en 10³.

• Partes por millón (“PPM”) denota la cantidad de una sustancia dada en una cantidad total de 1.000.000 sin importar las unidades de la medida usadas mientras sean iguales. e.g. 1 miligramo por kilogramo. 1 porción en 10⁶.

• Partes por mil millones (“ppb”) denota la cantidad de una sustancia dada en una cantidad total de 1.000.000.000 sin importar las unidades de la medida mientras sean iguales. e.g. 1 miligramo por tonelada. 1 porción en 10⁹.

• Partes por trillón (“ppt”) denota la cantidad de una sustancia dada en una cantidad total de 1.000.000.000.000 sin importar las unidades de la medida mientras sean iguales. e.g. 1 miligramo por kilotonne. 1 porción en 10¹².

• Partes por quadrillion (“ppq”) denota la cantidad de una sustancia dada en una cantidad total de 1.000.000.000.000.000 sin importar las unidades de la medida mientras sean iguales. e.g. 1 miligramo por megatonne. 1 porción en 10¹⁵.

Notas para mayor clareza

La notación se utiliza para la conveniencia y las unidades de la medida deben ser denotadas para mayor clareza aunque éste no es con frecuencia el caso incluso en publicaciones técnicas.

En química atmosférica y adentro contaminación atmosférica las regulaciones, las partes por la notación se expresan comúnmente con a v siguiente, por ejemplo ppmv, para indicar partes por millón por el volumen. Esto trabaja muy bien para las concentraciones del gas (e.g., ppmv del bióxido de carbono en el aire ambiente) pero, para las concentraciones de sustancias no-gaseosas tales como aerosoles, gotitas de la nube, y la materia de partículas en el aire ambiente, las concentraciones se expresa comúnmente como ³ de μg/m o ³ de mg/m (e.g., μg o magnesio de particulates por el metro cúbico de aire ambiente). Esta expresión elimina la necesidad de considerar el impacto de la temperatura y de la presión en la densidad y por lo tanto el peso del gas.

El uso es generalmente interior absolutamente fijo la mayoría de los ramas específicos de la ciencia, conduciendo a algunos investigadores a creer que su propio uso (masa/masa, volumen/volumen u otros) es el único corrige uno. Esto, alternadamente, los conduce a no especificar su uso en su investigación, y otros pueden por lo tanto malinterpretar sus resultados. Por ejemplo, electrochemists utilice a menudo el volumen/volumen, mientras que ingenieros químicos puede utilizar la masa/la masa así como el volumen/volumen. Muchos papeles académicos del fall llano de otra manera excelente para especificar su uso del parte-por la notación. La diferencia entre expresar concentraciones como la masa/la masa o volumen/volumen es absolutamente significativa cuando el tratar de los gases y de él es muy importante especificar se está utilizando cuál. Es absolutamente simple, por ejemplo, distinguir el PPM por el volumen del PPM por la masa o el peso usando ppmv o ppmw.

Tabla de las medidas de la concentración

Estándares con frecuencia usados de la concentración

\ (\ frac {\ rm number~of~atoms~of~dopant \ épocas 100} {\ number~of~atoms~of~solution del rm} \ derecho) /math< dejado>	%
porcentaje atómico (b)	el at.%		%
Porcentaje total	% peso		%
porcentaje del Masa-volumen	-		% aunque terminantemente %g/mL
porcentaje del Volumen-volumen	-		%
Molarity	M		mol/L (o M o mol/dm3)
Molinity	-		mol/kg
Molality	m		** de mol/kg (o de m)
Fracción molar	Χ (chi)		(decimal)
Formal	F		mol/L (o F)
Normalidad	N		N
Partes por ciento	% (o pph)		da.g/kg
Partes por mil	‰ (o ppt*)		g/kg
Partes por millón	PPM		mg/kg
Partes por mil millones	ppb		µg/kg
Partes por trillón	ppt*		ng/kg
Partes por el quadrillion	ppq		pg/kg

* Aunque el “ppt” se utiliza generalmente para denotar “partes por trillón”, está en la ocasión usada para las “partes por mil”. El “ppt” también se utiliza a veces como abreviatura para precipitado.

Símbolos obsoletos de la unidad del **.

Vea también

• Equilibrio químico
• Dilusión serial

Referencias

v • d • e Artículos relacionados con soluciones Solución Solución ideal • Solución acuosa • Solución sólida • Flory-Huggins • Mezcla • Suspensión (química) • Coloide • Diagrama de fase • Punto eutéctico • Aleación Concentración Saturación (química) • Sobresaturación • Solución molar • Solución del porcentaje • Dilusión serial Solubilidad Equilibrio de la solubilidad • Sólidos disueltos total • Solvation • Cáscara del Solvation • Cambio de la entalpia de la solución • Energía del enrejado • Ley Raoult • Ley del Henrio • Tabla de la solubilidad (datos) • Carta de la solubilidad Solvente (categoría) • Constante ácida de la disociación • Solvente de Protic • Solvente no acuoso inorgánico • Solvation • Lista de la información que hierve y que congela de solventes Coeficiente de la partición • Polaridad • Hydrophobe • Hidrofílico • Lipofílico • Amphiphile