Koncentráció (kémiai művelet)

A kémia területén a koncentrálás azt jelenti, hogy növeljük az anyag mennyisége és az általa elfoglalt közeg térfogata közötti arányt .

Pontosabban, a koncentráció egy adott anyag mennyiségének egy másik anyag térfogatában oldott mennyiségének mértéke. A koncentráció kifejezés mindenféle keverékre vonatkozik, de leginkább oldat esetén alkalmazzák . Ez az oldószerben oldott oldott anyag mennyisége .

Az oldat koncentrálásához oldott anyagot kell adni, vagy csökkenteni kell az oldószer mennyiségét, például szelektív bepárlással.

A koncentrálás a hígítás fordítottja . Az oldat hígításához viszont további oldószert kell adni, vagy csökkenteni kell az oldott anyag mennyiségét.

Van olyan koncentráció, amelyen túl az oldott anyagot már nem lehet oldani: az oldatot ezután telítettnek mondják . Ez a telítési pont ( ennek az oldott anyagnak az oldószerben való oldhatósága ) sok változótól függ, például a hőmérséklettől, az oldószer jellegétől és az oldott anyagtól.

Módszerek az oldat koncentrálására

Egyszerű frakcionált desztillációval növelhető az oldott anyagok koncentrációjának sebessége az oldatban.

Példák:

a tengervíz sós, mert a só vízben oldódik; növelhetjük a koncentráció mértékét a víz elpárologtatásával (például sós mocsarakban), és végül megkapjuk a tengervízben vagy a tengeri sóban található szárazanyagot;
fordítva, lehetséges a tengervíz tiszta vízben való hígítása , vagyis sóktól mentes. Ezután hígítást vagy oldatot kapunk ;
egyéb példák: cukor a kávéban, só a levesben.

Ezen műveletek méréséhez vagy számszerűsítéséhez sok skála létezik. A koncentráció leírható minőségileg vagy mennyiségileg.

A koncentráció meghatározása

Minőségi

Az oldatot alacsony koncentráció esetén "híg" vagy "alacsony" koncentrációnak nevezhetjük, és fordítva a "koncentrált" vagy "magas" koncentrációt használjuk. Például: egy színes oldat koncentráltabb lesz, ha több színes anyag molekulát tartalmaz (oldott anyag vagy oldószer).

Mennyiségi

A koncentráció mennyiségi leírása több információt ad, és tudományos szempontból hasznosabb. A koncentráció kifejezésének különböző módjai vannak, a leggyakoribbakat az alábbiakban soroljuk fel. Megjegyzés: sok közülük térfogatmérést igényel , amely mérés a nyomástól és különösen a hőmérséklettől függ. Továbbá, ha ez nincs megadva, úgy tekintjük, hogy a méréseket úgynevezett „ normál ” körülmények között (azaz 25 ° C és egy atmoszféra vagy 101,325 kPa ) végezzük .

Koncentráció a tömeg százalékos : az utóbbi arányát jelzi a tömeg m egy anyag teljes tömege m tot a keverék: m / m tot . Például: ha a palack 40 gramm a etanolt és 60 g vizet , tartalmaz 40% etanolt tömeg.

Kötet koncentrációja : jelzi a mennyiség térfogatát v egy anyag százalékos aránya egy keverékben lévő anyag: v / V, ahol V a teljes keverék térfogatát. Például: az 5% -os címkével ellátott sör azt jelenti, hogy 5% etanolt, azaz 5 ml etanolt tartalmaz 100 ml italhoz.

A moláris koncentráció az oldott anyag mol / liter számát mutatja az oldat literjében.

Az molalitás az oldott anyag móljainak számát mutatja az oldószer kilogrammonként. Ennek az az előnye, hogy nem függ a hőmérséklettől.

Megjegyzés: A moláris koncentrációt az oldattá történő redukcióval számítjuk, míg a molalitás az oldószerre vonatkozik.

A móltörtje x i arányát jelzi a mólszáma oldott anyag i a móljainak összes számához az oldatban lévő (az egész). Példa: egy mól oldott anyag kilenc mól oldószer egy 1 / 10 vagy 0,1 hígítást . Fizikailag és matematikailag messze a legegyszerűbb fogalom.

Lásd még: A fázisok aránya és koncentrációja .

Megjegyzés: az oldott anyag és az oldószer szempontjából leírtak a keverékek minden esetben érvényesek.

A "részvények" értékelése

A jelölést a „alkatrészek” használják igen alacsony koncentrációban, gyakran implicit tömeges, hogy leírja a elemeket az alkotmányban a földkéreg , hogy értékelje a szintjét szennyező anyagok a környezetre vagy a homeopátia .

A " Százalékos részek " vagy a százalékos arány ( % és nagyon ritkán ppc) az alkatrészek számát jelöli, az egészet elosztva 100-ra. Az 1% tehát egy másik részt jelent 99 egyéb részre. 10 2 alkatrészek .
„Parts per ezer ” vagy ezrelék (‰): az egyik része az oldott anyag számára 999 egyéb alkatrészek, egyenértékű 1 g oldott anyag számára 1 kg oldat. Egy csepp tintáról van szó egy pohár vízben. Az "ezrelék" -et leggyakrabban a tengervíz sótartalmára használják . 10 3 alkatrészek .
„Parts per millió ” vagy milliomodrész (ppm, milliomodrész amerikai angol ) egyenértékű 1 mg az anyag tekinthető per 1 kg mátrix. Nagyjából egy csepp víz egy hordóban, és a nyomelem koncentrációjának nagyságrendje a földkéregben. Alkatrészek 10 6-hoz .
„Parts per milliárd ” vagy ppb (ppb, rész per milliárd amerikai angol) egyenértékű 1 ug anyag per 1 kg mátrix. Nagyjából egy csepp tinta a vízzárban. 10 9 alkatrészei .
A "Trillió alkatrészei" vagy a trilliónkénti részek (ppt, trillió részre az amerikai angol nyelven) egyenértékű 1 ug anyaggal / tonna mátrix. Ez egy csepp tinta egy olimpiai medencében . 10 12 alkatrészei .
A „Parts pour un billiard ” (ppq, rész per kvadrillió amerikai angol nyelven) egyenértékű 1 ng anyaggal egy tonna mátrixonként. Körülbelül egy csepp tinta egy nagy tóban. 10 15 alkatrészek . Ez körülbelül az ICP-MS nagy felbontású kimutatási határára vonatkozik .

Az alábbi táblázat a különböző jelölések értékeit tartalmazza:

Vezetéknév	Jel	Meghatározás
Százalék	$\%$	${\ displaystyle \ mathrm {1 \, \% = 1 \ cdot 10 ^ {- 2} = 0 {,} 01}}$
Ezerért	${\ displaystyle {} ^ {0 \!} \! / \! _ {00}}$	${\ displaystyle 1 \, {} ^ {0 \!} \! / \! _ {00} = 1 \ cdot 10 ^ {- 3} = 0 {,} 001}$
Milliós részek	${\ displaystyle \ mathrm {ppm}}$	${\ displaystyle \ mathrm {1 \, ppm = 1 \, \ cdot 10 ^ {- 6} = 0 {,} 000 \, 001}}$
Milliárd rész	${\ displaystyle \ mathrm {ppb}}$	${\ displaystyle \ mathrm {1 \, ppb = 1 \, \ cdot 10 ^ {- 9} = 0 {,} 000 \, 000 \, 001}}$
Trillió rész	${\ displaystyle \ mathrm {ppt}}$	${\ displaystyle \ mathrm {1 \, ppt = 1 \, \ cdot 10 ^ {- 12} = 0 {,} 000 \, 000 \, 000 \, 001}}$
Fogadások biliárddal	${\ displaystyle \ mathrm {ppq}}$	${\ displaystyle \ mathrm {1 \, ppq = 1 \, \ cdot 10 ^ {- 15} = 0 {,} 000 \, 000 \, 000 \, 000 \, 001}}$

A Nemzeti Szabványügyi és Technológiai Intézet (NIST) és a Nemzetközi Egységrendszer (SI) használati útmutatója szerint az egységek „egymillió rész, egymilliárd stb. , nem használható az SI-ben. " .

A koncentráció meghatározására használt technikák

Megjegyzések és hivatkozások

(in) Alternatív kifejezések listája , NIST.