Madde konsantrasyonu miktarı

Fiziksel boyut
Soyadı	Madde konsantrasyonu miktarı
Formül sembolü	${\ displaystyle c}$
Boyut ve birim sistemi birim boyut Sİ mol · m -3 L −3 · N
Uyarılar
Olağan birimi: 1 mol / L = 1 mol / dm 3  = 1000 mol / m 3

Molar konsantrasyonu ( sembol : C ), aynı zamanda modası geçmiş olarak da bilinen, molarite , olan bir sözde içerik miktarı uygun olarak , DİN 1310 , diğer bir deyişle fiziksel-kimyasal miktarı bileşimin kantitatif bilgi için madde karışımlarının / karışık fazlar (örneğin çözeltiler ) . Burada, dikkate alınan bir karışım bileşeninin madde miktarı , karışık fazın toplam hacmi ile ilgilidir .

Tanım ve özellikler

Molar konsantrasyon C _i olarak tanımlanır bölüm arasında molar miktarı , n _{ve i} bir kabul karışım bileşeni i ve toplam hacim içinde V karışık faz:

${\ displaystyle c_ {i} = {\ frac {n_ {i}} {V}}}$

İndisiyle alternatif burada kullanıldığı gibi, bir gösterim de kullanıldığı karışımı, burada bileşen I yerleştirilir kabul sembol sonra parantez içinde c kullanılarak, örnek sülfürik asit : C (H ₂ SO ₄ ). Geçmişte yaygın olarak kullanılan bir gösterim, söz konusu karışım bileşenini köşeli parantez içinde koymaktan ibaretti: [H ₂ SO ₄ ].

Madde miktarı kavramının dayandığı " parçacıklar " i belirtilmelidir, bunlar atomlar , moleküller , iyonlar veya formül birimleri gibi maddi temel nesneler olabilir . Burada genellikle karışımı, burada bileşen olduğu kabul edilir I olarak , bu parçacıklar biçiminde özel olarak mevcut bulunmaktadır. B. Bir denge kurulmuş konsantrasyonu bir de çözeltisi ile ayrışma ile ya da reaksiyon bir çözücü , bu açık bir şekilde kabul edilir sürece. Tür i'nin belirtilmesine ek olarak, molar konsantrasyonun tam bir spesifikasyonu , sıcaklığın ve muhtemelen basıncın (aşağıya bakınız) spesifikasyonunu da içerir, ayrıca solüsyonlar söz konusu olduğunda solvent (solüsyonlar söz konusu olduğunda solvent belirtilmemişse) genellikle sulu bir çözeltidir ).

V , karıştırma işleminden sonra karıştırma fazının gerçek toplam hacmidir, hacim konsantrasyonu altındaki açıklamalara bakın .

Maddelerin karışımı homojen değilse , yukarıdaki tanım sadece madde miktarının ortalama bir konsantrasyonunu sağlar; bu durumda madde karışımının kısmi hacimlerinde farklı değerler oluşabilir.

Türetilmiş SI birim molar konsantrasyonuna olan mol / m ³ birim mol / uygulamada, l (= mol / dm ³ ) her zamanki mol bloğu bölümü ayrıca kombine edilir yada gerekirse, ondalık önekleri ( ör mmol / L ).

Karışım halinde bileşen I, mevcut değildir madde karışımında (zaman, yani n, _i 0 mol =), en düşük değer c _i 0 mol / m = ³ sonuçları . Bileşen i, karıştırılmamış saf bir madde olarak mevcutsa, bunun için bir molar konsantrasyon c _i de belirtilebilir, su için aşağıdaki örneğe bakın.

Madde karışımının toplam madde konsantrasyonu miktarı, tüm münferit karışım bileşenlerinin madde konsantrasyonlarının toplanmasıyla elde edilir.

DIN 1310 standardı , c boyutu için "madde konsantrasyonu" teriminin "konsantrasyon" kelimesine kısaltılmasını önermemektedir. Diğer konsantrasyon miktarları, kütle konsantrasyonu β , partikül sayısı konsantrasyonu C ve hacim konsantrasyonu σ , kelime konsantrasyonu olarak kısaltılmamalıdır.

Madde konsantrasyonu için "molarite" (bağımsız içerik miktarı molalitesi ile karıştırılmamalıdır !), "Molar konsantrasyon" veya "molar konsantrasyon" ve "molar" terimi veya "ᴍ" sembolü ( SI için M sembolü - "Mega" ondalık ön eki ve molar kütle için M sembolü !) Mol / l birimi için standarda uymamaktadır, ancak yine de sıklıkla kullanılmaktadır. Bu bağlamda "Molar" dan kaçınılmalıdır çünkü, bir yandan birim atama olarak bir sıfat, SI'nın kapsamının dışında kalır ve diğer yandan, genel kurala göre, bir molar miktar olarak anlaşılır. madde miktarı ile ilgili miktar , yani Paydadaki madde miktarının olduğu bir boyut bölümü (örneğin molar kütle, molar hacim , reaksiyonun molar entalpisi , molar ısı kapasitesi ). Madde konsantrasyonu miktarı ile madde miktarı pay içindedir, hacme bağlı bir miktardır. Gibi eski temsil biçimleri yerine Durumunda B hidroklorik asit ( sulu çözelti içinde hidrojen klorür yazım "2,5 mol hidroklorik asit" veya "HCI ᴍ 2.5" HCI) gibi "hidroklorik asit gibi bir denklem kullanılarak mol konsantrasyonu göstermelidir c _HCI  = 2.5 mol / l "veya" HCl, 2.5 mol / l "gibi uygun bir kısa biçim kullanarak.

Sıcaklık ve basınç bağımlılığı

Belirli bir bileşimin bir madde karışımı için madde konsantrasyonları - hacimle ilgili tüm miktarlarda olduğu gibi ( konsantrasyonlar , hacim oranı , hacim oranı ) - sıcaklığa , gaz karışımları durumunda da basınca (sıvı ve katı karışım halinde) bağlıdır. fazlar, basınca bağımlılık genellikle ihmal edilebilir), böylece açık bir tanesidir. Bu nedenle, ilgili sıcaklığın (muhtemelen aynı zamanda basınç) spesifikasyonu dahil edilmelidir. Kural olarak, sıcaklıktaki bir artış , karışık fazın toplam V hacminde ( termal genleşme ) bir artışa neden olur , bu da, madde miktarları aynı kalırsa, karışım bileşenlerinin molar konsantrasyonlarında bir azalmaya yol açar. Tersine, soğutma genellikle karışık fazda bir hacim daralmasına ve dolayısıyla karışım bileşenlerinin molar konsantrasyonlarında bir artışa neden olur.

Değişim yana oda sıcaklığında etkisi istenilen doğruluk açısından göz ardı edilemez olarak buzdolabı sıcaklığında veya bir çözelti molar konsantrasyonu bozabilir tam tersi, molar konsantrasyonuna sıcaklık etkisi, laboratuar uygulamada dikkate alınmalıdır. Kapsam, bir yandan dikkate alınacak sıcaklık farkının boyutuna ve diğer yandan karışık fazın uzamsal genleşme katsayısının γ boyutuna bağlıdır (ikincisi aseton , etanol veya metanol gibi çözücülerle önemli ölçüde daha büyüktür. sudan daha fazla ). Karma fazın uzaysal genleşme katsayısı γ kendi sıcaklık bağımlılığı ile tam olarak bilinmesi gerektiğinden , madde konsantrasyonunun sıcaklığa bağımlılığı için kesin bir düzeltme hesaplaması genellikle yapılmaz . Bununla birlikte, kaba bir tahmin, örn. B. referans arasında çok büyük farklılıklar seyreltik çözeltiler için olup sıcaklık T ₁ ve karşılaştırma sıcaklığı T ₂ olarak (genleşme sıcaklığı bağımsız katsayısının kullanılması aşağıdaki gerçekleştirilebilir ve y çözücü):

${\ displaystyle c_ {i, T_ {2}} \ yaklaşık {\ frac {c_ {i, T_ {1}}} {1+ \ gamma \ cdot (T_ {2} -T_ {1})}}}$

Bu, örneğin, i maddesinin seyreltik bir çözeltisi 30 ° C'den 10 ° C'ye soğuduğunda , molar konsantrasyonu c _i'nin çözücü su için sadece yaklaşık% 0,5 veya çözücüler için aseton için yaklaşık% 2-3 olduğu anlamına gelir. , Etanol veya metanol artar. Çözümlerle çalışırken sabit bir sıcaklığı koruyarak, problem ilk etapta önlenebilir. Bu garanti edilemiyorsa, doğruluk konusunda yüksek talepler varsa, örneğin kitle ilişkili içerik değerleri B. Spesifik kısmi madde miktarından kaçınılabilir.

Karışımları için ideal gazlar, elde edilebilir genel gaz denklemi molar konsantrasyon olduğu C _{arasında i} bir karışımı, bileşen i orantılı olan için kısmi basıncı p _I ve ters orantılı için mutlak sıcaklık T ( R = genel gaz sabiti ):

${\ displaystyle c_ {i} = {\ frac {p_ {i}} {R \ cdot T}}}$

Diğer maaş seviyeleri ile ilişkiler

Aşağıdaki tabloda, molar konsantrasyonunun arasındaki ilişkiler C _i ve diğer tanımlanan içerik değerlerinin DIN 1310 şeklinde boyutu denklem . Formül semboller M ve ρ bir dizin standı ile donatılmış için mol kütlesi ya da yoğunluğu (aynı de basınç ve sıcaklık , ilgili madde karışımının olduğu gibi) tespit saf maddenin indeksi . İndekssiz ρ sembolü , karışık fazın yoğunluğunu temsil eder. Göstergesi z genel için indir olarak toplamlar (toplam maddelerin genel bir karışımının dikkate Z bileşenleri) içerir ve i . N _A , Avogadro sabitidir ( N _A ≈ 6.022 · 10 ²³  mol ⁻¹ ).

Madde konsantrasyonu c _i ve diğer içerik miktarları arasındaki ilişki

	Kitleler - ...	Madde miktarı - ...	Partikül numarası - ...	Hacim - ...
... - paylaş	Kütle oranı w	Madde fraksiyonu miktarı x	Partikül numarası fraksiyonu X	Hacim oranı φ
	${\ displaystyle c_ {i} = {\ frac {w_ {i} \ cdot \ rho} {M_ {i}}}}$	${\ displaystyle c_ {i} = {\ frac {x_ {i} \ cdot \ rho} {\ sum _ {z = 1} ^ {Z} (x_ {z} \ cdot M_ {z})}}}$	${\ displaystyle c_ {i} = {\ frac {X_ {i} \ cdot \ rho} {\ toplamı _ {z = 1} ^ {Z} (X_ {z} \ cdot M_ {z})}}}$	${\ displaystyle c_ {i} = {\ frac {\ varphi _ {i} \ cdot \ rho _ {i} \ cdot \ rho} {M_ {i} \ cdot \ sum _ {z = 1} ^ {Z} (\ varphi _ {z} \ cdot \ rho _ {z})}}}$
… - konsantrasyon	Kütle konsantrasyonu β	Molar konsantrasyon c	Partikül sayısı konsantrasyonu C	Hacim konsantrasyonu σ
	${\ displaystyle c_ {i} = {\ frac {\ beta _ {i}} {M_ {i}}}}$	${\ displaystyle c_ {i}}$	${\ displaystyle c_ {i} = {\ frac {C_ {i}} {N _ {\ mathrm {A}}}}}$	${\ displaystyle c_ {i} = {\ frac {\ sigma _ {i} \ cdot \ rho _ {i}} {M_ {i}}}}$
... - oran	Kütle oranı ζ	Molar oran r	Partikül sayısı oranı R	Hacim oranı ψ
	${\ displaystyle c_ {i} = {\ frac {\ rho} {M_ {i} \ cdot \ sum _ {z = 1} ^ {Z} \ zeta _ {zi}}}}$	${\ displaystyle c_ {i} = r_ {ij} \ cdot c_ {j} = {\ frac {\ rho} {\ sum _ {z = 1} ^ {Z} (r_ {zi} \ cdot M_ {z} )}}}$	${\ displaystyle c_ {i} = R_ {ij} \ cdot c_ {j} = {\ frac {\ rho} {\ sum _ {z = 1} ^ {Z} (R_ {zi} \ cdot M_ {z} )}}}$	${\ displaystyle c_ {i} = {\ frac {\ rho _ {i} \ cdot \ rho} {M_ {i} \ cdot \ sum _ {z = 1} ^ {Z} (\ psi _ {zi} \ cdot \ rho _ {z})}}}$
Madde / kütlenin bölüm miktarı	Molalite b
	${\ displaystyle c_ {i} = {\ frac {b_ {i} \ cdot \ rho} {M_ {i} \ cdot b_ {i} +1}}}$
	belirli miktarda kısmi maddeler q
	${\ displaystyle c_ {i} = q_ {i} \ cdot \ rho}$

Yukarıdaki tabloda, x mol fraksiyonundaki ve Teilchenzahlanteil X'in meydana gelen paydasındaki denklemlerde - Terme , malzeme karışımının ortalama molar kütlesine eşittir ve aşağıdakilere göre değiştirilebilir: ${\ displaystyle {\ overline {M}}}$

${\ displaystyle \ sum _ {z = 1} ^ {Z} (x_ {z} \ cdot M_ {z}) = \ toplam _ {z = 1} ^ {Z} (X_ {z} \ cdot M_ {z }) = {\ overline {M}}}$

Örnek hesaplamalar

Sülfürik asidi seyreltin

Seyreltik göz önüne alındığında , sulu çözelti içinde sülfürik asit , H ₂ SO ₄ hacim içinde, 20 ° C 'de V 3 litre bir yığın içeren m 235,392 gram saf sülfürik asit. Bu bilgilerden, sülfürik asidin kütle konsantrasyonu β hesaplanabilir:

${\ displaystyle \ beta _ {\ mathrm {H_ {2} SO_ {4}}} = {\ frac {m _ {\ mathrm {H_ {2} SO_ {4}}}} {V}} = {\ frac {235 {,} 392 \ mathrm {g}} {3 \ \ mathrm {l}}} = 78 {,} 464 \ \ mathrm {g \ cdot l ^ {- 1}}}$

Sülfürik asidin (98,08 g / mol) molar kütlesi M'nin yardımıyla , çözeltinin 0,8 mol / l' lik bir H ₂ SO ₄ molar konsantrasyonuna sahip olduğu görülür (standart olmayan spesifikasyon: "0,8 molar (0,8 ᴍ) sulu sülfürik asit çözeltisi "):

${\ displaystyle c _ {\ mathrm {H_ {2} SO_ {4}}} = {\ frac {\ beta _ {\ mathrm {H_ {2} SO_ {4}}}} {M _ {\ mathrm {H_ {2} SO_ {4}}}}} = {\ frac {78 {,} 464 \ \ mathrm {g \ cdot l ^ {- 1}}} {98 {,} 08 \ \ mathrm {g \ cdot mol ^ {-1}}}} = 0 {,} 800 \ \ mathrm {mol \ cdot l ^ {- 1}}}$

Şeker kamışı çözeltisi

Seyreltik bir sulu çözelti içinde , şeker kamışı ( sükroz Cı ₁₂ H ₂₂ O ₁₁ ) bir 20 ° C 'de partikül sayısı K 3.6132 · 10 sükroz molekülü ^18. Bir çözeltisi hacmi V 2  santimetre küp (mililitre) verilir. Bu bilgilerden, ilk önce sakarozun partikül sayısı konsantrasyonu C hesaplanabilir:

${\ displaystyle C _ {\ mathrm {sükroz}} = {\ frac {N _ {\ mathrm {sükroz}}} {V}} = {\ frac {3 {,} 6132 \ cdot 10 ^ {18}} { 0 {,} 002 \ \ mathrm {l}}} = 1 {,} 8066 \ cdot 10 ^ {21} \ \ mathrm {l ^ {- 1}}}$

Avogadro sabiti N _A'nın yardımıyla , çözeltinin 0,003 mol / l'lik bir molar sükroz konsantrasyonuna sahip olduğu sonucuna varılır (standart olmayan özellik: "3 milimolar (3 mᴍ) sulu sükroz çözeltisi"):

${\ displaystyle c _ {\ mathrm {sükroz}} = {\ frac {C _ {\ mathrm {sükroz}}} {N _ {\ mathrm {A}}}} = {\ frac {1 {,} 8066 \ cdot 10 ^ {21} \ \ mathrm {l ^ {- 1}}} {6 {,} 022 \ cdot 10 ^ {23} \ \ mathrm {mol ^ {- 1}}}} = 3 {,} 00 \ cdot 10 ^ {- 3} \ \ mathrm {mol \ cdot l ^ {- 1}}}$

Saf su

Bir c madde konsantrasyonu , saf su H ₂ O gibi saf bir maddeye de atanabilir . Yana kütle fraksiyonu ağırlık bu durumda 1 =% 100, bilinen sahip olduğu yoğunluk p'ye 20 ° C'de su ile ve molar kütle M su (18,015 g / mol), molar konsantrasyon için c 20 ° C'de su:

${\ displaystyle c _ {\ mathrm {H_ {2} O}} = {\ frac {w _ {\ mathrm {H_ {2} O}} \ cdot \ rho} {M _ {\ mathrm {H_ {2} O}}}} = {\ frac {1 \ cdot 998 {,} 2 \ \ mathrm {g \ cdot l ^ {- 1}}} {18 {,} 015 \ \ mathrm {g \ cdot mol ^ {- 1}}}} = 55 {,} 41 \ \ mathrm {mol \ cdot l ^ {- 1}}}$

Ayrıca bakınız

• Eşdeğer konsantrasyon
• Eşmolarite
• Osmolarite , ozmolalite

İnternet linkleri

Vikisözlük: Madde konsantrasyonu miktarı  - anlamların açıklamaları, kelime kökenleri, eş anlamlılar, çeviriler

Bireysel kanıt

1. ↑ ^{a b c} Standardı DIN 1310 : Karışık fazların bileşimi (gaz karışımları, çözeltiler, karışık kristaller); Terimler, semboller. Şubat 1984. s. 2, bölüm 3 ve 7.
2. ↑ ^{a b c d e f g} Standart DIN 32625: kimyadaki boyutlar ve birimler; Ondan türetilen madde miktarı ve miktarları; Terimler ve tanımlar. Aralık 1989 (endüstri, bilim, araştırma ve diğer çevrelerden daha fazla işbirliği ve geri bildirim eksikliği nedeniyle artık bu standarda ihtiyaç olmadığından, Nisan 2006'da Alman Standardizasyon Enstitüsü tarafından değiştirilmeden geri çekildi).
3. ↑ ^{a b c} Standardı DIN EN ISO 80000-9 : Boyutlar ve birimler. Bölüm 9: Fiziksel Kimya ve Moleküler Fizik. Ağustos 2013. Bölüm 3: Terimler, semboller ve tanımlar. Tablo girişi No. 9-13; Bölüm 0.5: Özel Notlar.
4. ↑ ^{a b} P. Kurzweil: Vieweg birim sözlüğü: doğa bilimleri, teknoloji ve tıptan terimler, formüller ve sabitler . 2. Baskı. Springer Vieweg, 2013, ISBN 978-3-322-83212-2 , s. 68, 224, 225, 253, 280, 281, 377 , doi : 10.1007 / 978-3-322-83211-5 ( Google kitap aramasında sınırlı önizleme - 2. baskı 2000'in ciltli yeniden baskısı).  - ( Sözcüksel kısım PDF; 71,3 MB).
5. ↑ ^{a b c d e f g} G. Jander, KF Jahr, R. Martens-Menzel, G. Schulze, J. Simon: Ölçü analizi: kimyasal ve fiziksel göstergelerle titrasyonların teorisi ve uygulaması . 18. baskı. De Gruyter, Berlin / Boston 2012, ISBN 978-3-11-024898-2 , s. 54 ff ., doi : 10.1515 / 9783110248999 ( Google Kitap Arama’da sınırlı önizleme ). 
6. ↑ ^{a b} Miktar konsantrasyonu girişi . In: IUPAC Kimyasal Terminoloji Özeti (“Altın Kitap”) . doi : 10.1351 / goldbook.A00295 Sürüm: 2.3.3.
7. ↑ ^{a b c d} ER Cohen, T. Cvitas, JG Frey, B. Holmström, K. Kuchitsu, R. Marquardt, I. Mills, F. Pavese, M. Quack, J. Stohner, HL Strauss, M. Takami, AJ Thor: Fiziksel Kimyada Miktarlar, Birimler ve Semboller ( IUPAC Yeşil Kitap) . ikinci düzeltilmiş baskı 2008. 3. baskı. IUPAC & RSC Publishing, Cambridge 2007, ISBN 978-0-85404-433-7 , s. 6, 48 ( iupac.org [PDF; 2.5 MB ; 3 Ağustos 2015'te erişildi]). iupac.org ( Memento ait orijinal halinde 11 Şubat 2014 tarihli Internet Archive ) Bilgi: arşiv bağlantısı otomatik olarak sokulmuş ve henüz kontrol edilmedi. Lütfen orijinal ve arşiv bağlantısını talimatlara göre kontrol edin ve ardından bu uyarıyı kaldırın. veya Google Kitap Arama’da sınırlı bir önizleme olarak.   @ 1@ 2Şablon: Webachiv / IABot / www.iupac.org