Stężenie (chemia)

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacji, wyszukiwania

Stężenie – miara ilości jednego pierwiastka, związku chemicznego lub jonu w:

Stężenie może odnosić się do:

  • fazy stałej (roztwory stałe, związki chemiczne, mieszaniny, żele)
  • fazy ciekłej - w przypadku roztworów zawierających jeden ze składników dużym nadmiarze
  • fazy gazowej (mieszaniny gazowe, aerozole itp.).

Stężenie bywają podawane w różnych jednostkach. Do najbardziej znanych należą:

  • Stężenie molowe - liczba moli substancji "s" w jednostce objętości roztworu "V"
C_{m} = \frac{n_{s}}{V} (jednostka: mol/dm3)
Aby przeliczyć stężenie molowe na dowolne inne jednostki konieczna jest znajomość gęstości roztworu, gdyż stężenie molowe nie zależy od tego czy i jaka substancja znajduje się w tej samej objętości co substancja rozpuszczona; 1 mol CO2 rozpuszczony w 1 dm3 wody lub zajmujący taką samą objętość w fazie gazowej ma to samo stężenie, 1 mol/dm3).
  • Stężenie molalne - liczba moli substancji rozpuszczonej "s" w 1 kg rozpuszczalnika "r"
\mathbf{m} = \frac{n_{s}}{m_{r}} (jednostka: mol/kg)
Rozpuszczalności związków chemicznych w wodzie są często podawane w podobny sposób, t.j. w g/100 g wody lub g/100 cm3 wody; dla rozcieńczonych roztworów wodnych liczbowo prawie równe stężeniu molowemu).
  • Stężenia określone poprzez ułamek ilości substancji obecnych w układzie, gdzie suma ułamków jest równa jedności, dzięki czemu wystarczy znać stężenia (k-1) składników dla k-składnikowej mieszaniny:
\sum_{i=1}^{k}{x_{i}} = 1 oraz x_{k} = 1 - \sum_{i=1}^{k-1}{x_{i}}
    • ułamek molowy podaje jaką część liczby cząsteczek danego układu k-składnikowego stanowią cząsteczki danej substancji "s" (n - liczby moli składników):
x_{m,s} = \frac{n_{s}}{\sum_{i=1}^{k}{n_{i}}}
    • ułamek wagowy - stosunek masy rozpuszczonej substancji "s" do masy całego roztworu (m - masy składników),
x_{w,s} = \frac{m_{s}}{\sum_{i=1}^{k}{m_{i}}}
    • ułamek objętościowy, (xv) - stosunek objętości rozpuszczonej substancji do objętości całego roztworu
x_{v,s} = \frac{v_{s}}{V_{roztw}} gdzie V_{roztw} \approx \sum_{i=1}^{k}{v_{i}}
  • Stężenie procentowe Cp jest to właściwie ułamek (najczęściej wagowy) wyrażony w %, Cp = x·100%. Stężenie procentowe wagowe często oznacza się symbolem %w/w a stężenie procentowe objętościowe %v/v (np. alkohole). W praktyce wykorzystuje się również promile.

Szczególnie niskie stężenia podaje w jednostkach zwanych ppb, ppm i ppt, które również z formalnego punktu widzenia są rodzajem ułamków (molowych, wagowych lub objętościowych).

Objętość nie jest wielkością addytywną przy mieszaniu substancji. Z reguły objętość roztworu jest mniejsza niż suma objętości składników. Z tego powodu dla wielu mieszanin objętość roztworu jest jedynie w przybliżeniu równa sumie objętości składników. Np. dla mieszaniny alkohol etylowy/woda na skutek tzw. kontrakcji ta różnica sięga 2% objętości. Zjawisko kontrakcji powoduje, że nie można prosto przeliczać stężeń masowych na molowe.