Концентрация – это физическая величина (размерная или безразмерная) определяющая состав раствора, смеси или расплава

или

Концентрация растворов - это содержание растворенного вещества (в молях или граммах) в определенном объеме или массе раствора или растворителя.

 

Существуют следующие основные способы выражения концентрации растворов:

 

1) Массовая доля растворенного вещества – это отношение массы растворенного вещества к массе раствора, то есть:

 

ω(раствора) = m(вещества) / m (раствора) ∙100%

 

Необходимо помнить, что m(раствора) = m(растворителя) + m(растворенного вещества)

m(раствора) = ρ(раствора) · V(раствора)

где ρ – плотность раствора (г/мл);

V – объем раствора (мл).

Между плотностью раствора и его составом существует некоторая зависимость, которая, обычно, изображается в табличной форме. Поэтому состав однокомпонентных растворов можно установить, если измерить их плотность. Относительную плотность жидких растворов измеряют с помощью ареометров - выполненных в виде поплавков трубок со шкалой делений и грузом определенной массы в нижней части. По глубине погружения в раствор поплавка находят значение относительной плотности, а затем, с помощью таблицы (или графика) - состав раствора. На шкалы специальных ареометров наносят уже готовые значения массовой или объемной процентной концентрации раствора (а не его плотность), например для измерения объемной процентной концентрации этанола в воде, или массовой процентной концентрации серной кислоты. Т.к. плотность растворов зависит от температуры, измерения необходимо проводить при стандартной температуре раствора, при которой производилась градуировка ареометра, чаще всего это 20°C. Таблицы "Плотность водных растворов" различных веществ можно найти в соответствующем разделе справочника по химии "Справочные таблицы".

Современная аналитическая химия, достигла значительных успехов в точности определения концентраций тех или иных элементов. В связи с этим, в современных научных статьях можно встретить такие обозначения массовых долей:

· ppm - число миллиграмм (1·10^-3 грамм) вещества на килограмм раствора (mg/kg);

· ppb - число микрограмм (1·10^-6 грамм) вещества на килограмм раствора (μg/kg);

· ppt - число нанограмм (1·10^-9 грамм) вещества на килограмм раствора (ng/kg);

· ppq - число пикограмм (1·10^-12 грамм) вещества на килограмм раствора (pg/kg);

 

2) Молярная концентрация (или молярность) – это отношение количества растворенного вещества (n) к объему раствора (V) или число молей растворенного вещества в 1литре раствора, т.е.:

С_М = n_{(вещества)} / V _{(раствора)} = m_{(вещества)} / М_{(вещества})∙ V _{(раствора)}

3) Молярная концентрация эквивалента растворенного вещества – это есть отношение количества эквивалентов (число молей эквивалентов) растворенного вещества к объему раствора (или число молей эквивалентов растворенного вещества в 1 литре раствора), то есть:

Сн= nэкв_{(вещества)} / v_{(раствора)} = m _{(вещества)} / Мэ_{(вещества)}∙V_{(раствора)}

 

где Мэ – молярная масса эквивалента растворенного вещества

4) Моляльная концентрация (или моляльность ) – это количество (число молей) растворенного вещества в 1 кг растворителя (или в 1000 г растворителя), то есть:

 

Сm= n _{(вещества)} / m_{(растворителя)} = m_{(вещества)} / М_{(вещества})∙ m_{(растворителя)}

5) Молярная доля растворенного вещества – это отношение количества (числа молей) растворенного вещества к сумме количеств (к сумме молей) всех веществ, составляющих раствор, то есть:

N(вещества) = n (вещества) / n (вещества) + m(растворителя)

6) Титр раствора (Т) – это число граммов растворенного вещества в 1 мл раствора, то есть: Т= m(вещества) / V(раствора)

 

Массовая и объемная доли - величины безразмерные. Но чаще всего выражения для расчета массовой и объемной долей записывают в виде:

 

;

.

 

Следует обратить внимание на следующие обстоятельства:

При выполнении анализа концентрация рабочего вещества должна быть точной и выражаться числом, содержащим четыре знака после запятой, если концентрация молярная эквивалентов; или числом, содержащим шесть знаков после запятой, если это - титр.

Во всех расчетных формулах, принятых в аналитической химии, единицей измерения объема является см³. Поскольку посуда, применяемая в анализе для измерения объемов, позволяет измерить объем с точностью до 0,01см³, то именно с такой точностью следует записывать числа, выражающие объемы участвующих в анализе растворов определяемых и рабочих веществ