Concentración de la mezcla

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La concentración o proporción de un componente de la mezcla es una cantidad que caracteriza cuantitativamente el contenido de un componente en relación con la mezcla total. La terminología de la IUPAC bajo la concentración de un componente comprende cuatro cantidades: la relación de la cantidad molar o numérica del componente, su masa o volumen exclusivamente al volumen de la solución [1] (las unidades típicas de medida son, respectivamente, mol /l, l −1 , g/l y una cantidad adimensional ). La parte del componente IUPAC se denomina relación adimensional de una de tres cantidades similares: masa, volumen o cantidad de sustancia. [2]Sin embargo, en la vida cotidiana, el término "concentración" también se puede utilizar para fracciones que no son fracciones de volumen, así como para proporciones no descritas por la IUPAC. Ambos términos se pueden aplicar a cualquier mezcla, incluidas las mezclas mecánicas , pero se aplican más comúnmente a los morteros .

Se pueden distinguir varios tipos de descripción matemática: concentración másica, concentración molar, concentración de partículas y concentración volumétrica [3] .

Fracción de masa

definición	La fracción de masa de un componente es la relación entre la masa de este componente y la suma de las masas de todos los componentes.
designacion	$w$ — según las recomendaciones de la IUPAC [4] . $\omega$ - más a menudo en la literatura en lengua rusa. En la literatura técnica: ${\ estilo de visualización {\ barra {x}}}$ - para la fracción de masa de la mezcla líquida ${\ estilo de visualización {\ bar {y}}}$ - para la fracción de masa de la mezcla de gases
unidades	Cuota, % de masa (para la expresión en % de masa , multiplique la expresión especificada por 100%)
fórmula	$\omega_{\mathrm {B} }={\frac {m_{\mathrm {B} }}{m}}$ dónde: ω B es la fracción de masa del componente B m B es la masa del componente B; $metro$ es la masa total de todos los componentes de la mezcla.

En las soluciones binarias, a menudo existe una relación uno a uno ( funcional ) entre la densidad de la solución y su concentración (a una temperatura determinada). Esto permite determinar en la práctica la concentración de soluciones importantes utilizando un densímetro ( alcohómetro , sacarímetro , lactómetro ). Algunos hidrómetros no están graduados en valores de densidad, sino directamente en la concentración de la solución ( alcohol , grasa en la leche, azúcar). Debe tenerse en cuenta que para algunas sustancias la curva de densidad de la solución tiene un máximo, en este caso se realizan dos mediciones: directa y con una ligera dilución de la solución.

A menudo, para expresar la concentración (por ejemplo, ácido sulfúrico en el electrolito de la batería ), simplemente usan su densidad. Los hidrómetros ( densímetros , densímetros ) son comunes , diseñados para determinar la concentración de soluciones de sustancias.

Fracción de volumen

definición	Fracción de volumen: la relación entre el volumen del componente y la suma de los volúmenes de los componentes antes de mezclar.
designacion	${\ estilo de visualización \ phi _ {\ mathrm {B}}}$
unidades	fracciones de una unidad % vol (IUPAC no recomienda agregar etiquetas adicionales después del signo %)
fórmula	${\displaystyle \phi _{\mathrm {B} }={\frac {V_{\mathrm {B} }}{\sum V_{i))))$ , dónde: ${\ estilo de visualización \ phi _ {\ mathrm {B}}}$ es la fracción de volumen del componente B, V B es el volumen del componente B; ${\ estilo de visualización \ suma V_ {i}}$ - la suma de los volúmenes de todos los componentes antes de mezclar.

Al mezclar líquidos, su volumen total puede disminuir, por lo que no debe reemplazar la suma de los volúmenes de los componentes con el volumen de la mezcla.

Como se mencionó anteriormente, existen hidrómetros diseñados para determinar la concentración de soluciones de ciertas sustancias. Dichos hidrómetros no están graduados en términos de densidad, sino directamente en la concentración de la solución. Para las soluciones comunes de alcohol etílico , cuya concentración generalmente se expresa como un porcentaje en volumen, estos hidrómetros se denominan alcoholímetros o andrómetros .

Molaridad ( concentración de volumen molar )

Concentración molar (molaridad, molaridad [5] )

definición	La molaridad es la cantidad de sustancia (número de moles) de un componente por unidad de volumen de la mezcla.
designacion	Según la recomendación de la IUPAC, se indica con la letra o , donde B es la sustancia cuya concentración se indica. [6] $C$ ${\ estilo de visualización [B]}$
unidades	En el sistema SI - mol / m³ En la práctica, más a menudo - mol / l o mmol / l. También se utiliza la expresión "en molaridad". Quizás otra designación de la concentración molar, que generalmente se denota por M. Entonces, una solución con una concentración de 0.5 mol / l se llama 0.5 molar, escriba "0.5 M". Nota: “mol” se escribe después del número, al igual que “cm”, “kg”, etc. se escriben después del número, sin declinar en los casos.
fórmula	${c_{\mathrm {B} }}={\frac {n_{\mathrm {B} }}{V}}$ , dónde: ${\ Displaystyle n_ {\ mathrm {B}}}$ es la cantidad de la sustancia componente, mol; V es el volumen total de la mezcla, l

Concentración normal ( concentración equivalente molar , " normalidad ")

Concentración normal (concentración equivalente molar , " normalidad ")

definición	Concentración normal - el número de equivalentes de una sustancia dada en 1 litro de la mezcla.
designacion	${\ estilo de visualización C_ {N} (B)}$ . . ${\ estilo de visualización C_ {H} (B)}$ $c(f_{eq}~\mathrm {B} )$
unidades	La concentración normal se expresa en mol-eq/lo g-eq/l (es decir, equivalentes molares). Las abreviaturas " n " o " N " se utilizan para registrar la concentración de dichas soluciones. Por ejemplo, una solución que contiene 0,1 mol-eq/l se llama decinormal y se escribe como 0,1 n .
fórmula	$c(f_{eq}~\mathrm {B} )=c{\big (}(1/z)~\mathrm {B} {\big )}=z\cdot c_{\mathrm {B} }=z\cdot {\frac {n_{\mathrm {B} }}{V}}={\frac {1}{f_{eq}}}\cdot {\frac {n_{\mathrm {B} } {V}}$ , dónde: ${\ Displaystyle n_ {\ mathrm {B}}}$ es la cantidad de la sustancia componente, mol; $V$ - el volumen total de la mezcla, litros; $z$ es el número de equivalencia ( factor de equivalencia ). $f_{{eq}}=1/z$

La concentración normal puede diferir según la reacción en la que participe la sustancia. Por ejemplo, una solución un molar de H 2 SO 4 será una normal si se pretende que reaccione con un álcali para formar sulfato de hidrógeno y potasio KHSO 4 , y dos normales si se trata de reaccionar para formar K 2 SO 4 .

Fracción molar ( molar )

definición	Fracción molar: la relación entre el número de moles de un componente dado y el número total de moles de todos los componentes.
designacion	IUPAC recomienda que la fracción molar se denote con la letra (y para gases - ) [7] , también en la literatura hay designaciones , . $X$ $y$ $\ chi$ $X$
unidades	Fracciones de una unidad o % mol (IUPAC no recomienda agregar etiquetas adicionales después del signo %)
fórmula	$x_{\mathrm {B} }={\frac {n_{\mathrm {B} }}{\sum n_{i}}}$ , dónde: $x_{\mathrm {B} }$ es la fracción molar del componente B; ${\ Displaystyle n_ {\ mathrm {B}}}$ es la cantidad de componente B, mol; $\suma n_{i}$ es la suma de las cantidades de todos los componentes.

La fracción molar se puede usar, por ejemplo, para cuantificar el nivel de contaminación en el aire, mientras que a menudo se expresa en partes por millón (ppm, del inglés partes por millón ). Sin embargo, al igual que con otras cantidades adimensionales, para evitar confusiones, se debe indicar la cantidad a la que se refiere el valor indicado.

Molalidad ( concentración en peso molar , concentración molal )

Concentración molar (molalidad, [5] concentración en peso molar)

definición	La concentración molar (molalidad, [5] concentración en peso molar) es la cantidad de soluto (número de moles) en 1000 g de disolvente.
designacion	$metro$ Nota: para que no se confunda con la masa, en aquellas fórmulas donde se usa molalidad, la masa se denota como $gramo$
unidades	mol/kg. La expresión en "molalidad" también es común. Entonces, una solución con una concentración de 0.5 mol/kg se llama 0.5 -mol .
fórmula	${m_{\mathrm {B} }}={\frac {n_{\mathrm {B} }}{m_{\mathrm {A} }}}$ , dónde: ${\ Displaystyle n_ {\ mathrm {B}}}$ - la cantidad de sustancia disuelta , mol ; ${\displaystyle m_{\mathrm {A} ))$ es la masa del solvente, kg.

Se debe prestar especial atención al hecho de que, a pesar de la similitud de los nombres, la concentración molar y la molalidad son valores diferentes. En primer lugar, a diferencia de la concentración molar, al expresar la concentración en molalidad, el cálculo se realiza sobre la masa del disolvente , y no sobre el volumen de la solución. La molalidad, a diferencia de la concentración molar, no depende de la temperatura.

Concentración de masa (Título)

Concentración de masa (título)

definición	La concentración másica es la relación entre la masa de un soluto y el volumen de una solución.
designacion	$\gama$ o - por recomendación de la IUPAC [8] . $\rho$ $T$ — en química analítica
unidades	Cuota, % de masa (para la expresión en % de masa , multiplique la expresión especificada por 100%)
fórmula	$\rho_{\mathrm {B} }={\frac {m_{\mathrm {B} }}{V}}$ . dónde: ${\displaystyle m_{\mathrm {B} ))$ es la masa de la sustancia disuelta; $V$ es el volumen total de la solución;

En química analítica , se utiliza el concepto de título para una sustancia disuelta o analito (indicado por la letra ). $T$

Concentración de partículas

definición	La concentración de partículas es la relación entre el número de partículas N y el volumen V en el que se encuentran.
designacion	$C$ - por recomendación de la IUPAC [9] . sin embargo, la designación también es común (que no debe confundirse con la cantidad de sustancia). $norte$
unidades	m −3 - en el sistema SI , 1/litro
fórmula	$C_{\mathrm {B} }={\frac {N_{\mathrm {B} }}{V}}={\frac {n_{\mathrm {B} }\cdot N_{\mathrm {A } }}{V}}=c_{\mathrm {B} }\cdot N_{\mathrm {A} }$ , dónde: $N_{\mathrm {B} }$ es el número de partículas, $V$ - volumen, ${\ce {n_{\mathrm {B} }}}$ es la cantidad de sustancia B, ${\displaystyle N_{\mathrm {A} ))$ es la constante de Avogadro , ${\displaystyle c_{\mathrm {B} ))$ es la concentración molar de B.

Porcentajes peso-volumen (masa-volumen)

A veces se utiliza el llamado "porcentaje peso-volumen" [10] , que corresponde a la concentración másica de una sustancia, donde la unidad g/(100 ml) se sustituye por un porcentaje. Esta forma de expresión se utiliza, por ejemplo, en espectrofotometría , si se desconoce la masa molar de la sustancia o si se desconoce la composición de la mezcla, y también, tradicionalmente, en análisis de farmacopea . [11] Vale la pena señalar que, dado que la masa y el volumen tienen dimensiones diferentes, el uso de porcentajes para su relación es formalmente incorrecto. Además , la Oficina Internacional de Pesos y Medidas [12] y la IUPAC [13] no recomiendan agregar etiquetas adicionales (por ejemplo, "% (m / m)" para indicar la fracción de masa) a las unidades de medida.

Otras formas de expresar la concentración

Existen otros métodos de expresión de la concentración, comunes en determinadas áreas del conocimiento o de la tecnología. Por ejemplo, cuando se preparan soluciones ácidas en la práctica de laboratorio, a menudo se indica cuántas partes en volumen de agua caen en una parte en volumen de ácido concentrado (por ejemplo, 1:3). A veces también se utilizan la relación de masas (la relación entre la masa del soluto y la masa del disolvente) y la relación de volúmenes (de manera similar, la relación entre el volumen del soluto y el volumen del disolvente).

La aplicabilidad de los métodos para expresar la concentración de soluciones, sus propiedades

Debido al hecho de que la molalidad, la fracción de masa y la fracción molar no incluyen valores de volumen, la concentración de tales soluciones permanece sin cambios cuando cambia la temperatura. Molaridad, fracción de volumen, título, cambio de normalidad con la temperatura, a medida que cambia la densidad de las soluciones. Es la molalidad la que se utiliza en las fórmulas para elevar el punto de ebullición y disminuir el punto de congelación de las soluciones.

Se utilizan diferentes tipos de expresión de la concentración de soluciones en diferentes campos de actividad, de acuerdo con la facilidad de uso y preparación de soluciones de concentraciones dadas. Así, el título de una solución es conveniente en química analítica para volumetría ( análisis volumétrico ), etc.

Fórmulas para el paso de una expresión de concentración a otra

Dependiendo de la fórmula elegida, el error de conversión varía de cero a algún lugar decimal.

De la molaridad a la normalidad

{c((1/z)~\mathrm {B} )}={c_{\mathrm {B} }}\cdot {z}

dónde:

${c_{\mathrm {B} }}$ — concentración molar, mol/l;
$z$ es el número de equivalencia .

De la molaridad al título

{T}={c_{\mathrm {B} }}\cdot {M}

dónde:

${c_{\mathrm {B} }}$ - concentración molar;
$METRO$ es la masa molar del soluto.

Si la concentración molar se expresa en mol/l y la masa molar se expresa en g/mol, entonces para expresar la respuesta en g/ml se debe dividir entre 1000 ml/l.

De fracción de masa a molaridad

c_{\mathrm {B} }={\frac {\rho \cdot \omega_{\mathrm {B} }}{M(\mathrm {B} )))

dónde:

${\displaystyle c_{\mathrm {B} ))$ es la concentración molar de la sustancia B
$\rho$ es la densidad de la solución;
$\omega_{\mathrm {B} }$ es la fracción de masa de la sustancia B;
$M(\mathrm {B} )$ es la masa molar de la sustancia B.

Si la densidad de la solución se expresa en g/ml, y la masa molar en g/mol, entonces para expresar la respuesta en mol/l, se debe multiplicar la expresión por 1000 ml/l. Si la fracción de masa se expresa como porcentaje, entonces la expresión también debe dividirse por 100%.

De fracción de masa a título

{T}={\rho }\cdot {\omega }

dónde:

$\rho$ es la densidad de la solución, g/ml;
$\omega$ - fracción de masa de la sustancia disuelta, en fracciones de 1;

De molalidad a molalidad

${c_{\mathrm {B} }}=m_{\mathrm {B} }{\frac {\mathrm {m} (A)}{V))$

dónde:

${\displaystyle m_{\mathrm {B} ))$ - molalidad
${\ estilo de visualización \ mathrm {m} (A)}$ es la masa del solvente,
$V$ es el volumen total de la solución,

De molalidad a fracción molar

x_{\mathrm {B} }={\frac {m_{\mathrm {B} }}{m_{\mathrm {B} }+{\frac {1}{M(\mathrm {A} ) }}}}}

dónde:

${\displaystyle m_{\mathrm {B} ))$ - molalidad
$M(\mathrm {A} )$ es la masa molar del disolvente.

Si la molalidad se expresa en mol/kg y la masa molar del solvente está en g/mol, entonces la unidad en la fórmula debe representarse como 1000 g/kg para que los términos en el denominador tengan las mismas unidades de medida. .

Tabla dinámica

Fórmulas para el paso de una expresión de concentración a otra

			ωB _	φB _	x B	cB _	C B	metro segundo	TB _
fracción de masa	a/a	ωB _	$\omega_{\mathrm {B} }={\frac {\mathrm {m} (B)}{\mathrm {m} }}$	$\omega_{\mathrm {B} }=\phi_{\mathrm {B} }{\frac {\rho (B)}{\rho ))$	$\omega _{B}={\frac {1}({\frac {M_{\mathrm {A} }}{M_{\mathrm {B} }}}({\frac {1}{x_ {\mathrm {B} }}}-1)+1}}$	$\omega _{B}={\frac {M_{B}\cdot c_{\mathrm {B} }}{\rho }}$	${\displaystyle \omega _{B}={\frac {M_{B}\cdot c_{\mathrm {B} }}{\rho \cdot N_{A))))$	$\omega_{\mathrm {B} }={\frac {m_{\mathrm {B} }}{m_{\mathrm {B} }+{\frac {1}{M_{B}}} }}$	$\omega _{B}={\frac {T_{B}}{\rho }}$
fracción de volumen	l/l	φB _	$\phi _{\mathrm {B} }={\frac {\omega _{B}}{\rho (B)/\rho }}$	$\phi _{\mathrm {B} }={\frac {V_{\mathrm {B} }}{V}}$
fracción molar	mol/mol	x B	$x_{\mathrm {B} }={\frac {1}({\frac {M_{\mathrm {B} }}{M_{\mathrm {A} }}}({\frac {1} {\omega _{B}}}-1)+1}}$		$x_{\mathrm {B} }={\frac {n_{\mathrm {B} }}{n}}$	$x_{\mathrm {B} }={\frac {c_{\mathrm {B} }\cdot V}{n))$		$x_{\mathrm {B} }={\frac {m_{\mathrm {B} }}{m_{\mathrm {B} }+{\frac {1}{M_{A))))}$
molaridad	prostituta	cB _	$c_{\mathrm {B} }={\frac {\rho \cdot \omega_{B}}{M_{B}}}$		$c_{\mathrm {B} }={\frac {x_{\mathrm {B} }\cdot n}{V))$	${c_{\mathrm {B} }}={\frac {n_{\mathrm {B} }}{V}}$		${c_{\mathrm {B} }}=m_{\mathrm {B} }{\frac {\mathrm {m} (A)}{V))$
normalidad	mol-eq/l	c((1/z)B)	$c((1/z)~\mathrm {B} )={\frac {\rho \cdot \omega_{B}}{M_{B}}}\cdot z$			${c((1/z)~\mathrm {B} )}={c_{\mathrm {B} }}\cdot {z}$
concentración de partículas	1/litro	C B	$C_{\mathrm {B} }={\frac {\rho \cdot \omega _{B}}{M_{B}}}\cdot N_{A}$			$C_{\mathrm {B} }=c_{\mathrm {B} }\cdot N_{\mathrm {A} }$	$C_{\mathrm {B} }={\frac {N_{\mathrm {B} }}{V}}$
molalidad	solución mol/kg	metro segundo	$m_{\mathrm {B} }={\frac {\omega _{B}}{M_{B}(1-\omega _{B})))$					${m_{\mathrm {B} }}={\frac {n_{\mathrm {B} }}{\mathrm {m} (A)))$
título	g/ml	TB _	${T_{B}}={\rho }\cdot {\omega_{B}}$			${T_{B}}={c_{\mathrm {B} }}\cdot {M}$			$T_{\mathrm {B} }={\frac {\mathrm {m} (B)}{V))$

${\displaystyle m_{\mathrm {B} ))$ es la molalidad de la sustancia B,
${\ estilo de visualización \ mathrm {m} (B)}$ es la masa de la sustancia B,
${\ estilo de visualización \ mathrm {m} (A)}$ es la masa del solvente,
$\mathrm {m}$ - la masa de la solución,
$TUBERCULOSIS}$ — título (concentración en masa) B,
${\ estilo de visualización \ rho (B)}$ es la densidad de la materia B,
$\rho$ es la densidad de la solución,
$V$ es el volumen total de la solución,
${\displaystyle N_{\mathrm {A} ))$ es la constante de Avogadro ,
$N_{\mathrm {B} }$ es el número de partículas de la sustancia B,
${\ Displaystyle n_ {\ mathrm {B}}}$ - la cantidad de sustancia B,
$norte$ - la cantidad de solución,
$METRO$ - masa molar ,

Notas

↑ Unión Internacional de Química Pura y Aplicada. concentración (inglés) // Compendio de terminología química de la IUPAC. — Research Triagle Park, Carolina del Norte: IUPAC. — ISBN 0967855098 . -doi : 10.1351/ goldbook.C01222 . Archivado desde el original el 20 de julio de 2018.
↑ Unión Internacional de Química Pura y Aplicada. fracción (inglés) // Compendio de terminología química de la IUPAC. — Research Triagle Park, Carolina del Norte: IUPAC. — ISBN 0967855098 . -doi : 10.1351/ goldbook.F02494 . Archivado desde el original el 20 de agosto de 2018.
↑ Edición de Internet del Libro de Oro de la IUPAC : " concentración ".
↑ Unión Internacional de Química Pura y Aplicada. IUPAC Gold Book - fracción de masa, w (inglés) . goldbook.iupac.org. Consultado el 11 de diciembre de 2018. Archivado desde el original el 13 de diciembre de 2018.
↑ 1 2 3 Z. Sobecka, W. Choiński, P. Majorek. Diccionario de Química y Tecnología Química: En Seis Idiomas: Inglés / Alemán / Español / Francés / Polaco / Ruso . — Elsevier, 2013-09-24. - S. 641. - 1334 pág. — ISBN 9781483284439 .
↑ Unión Internacional de Química Pura y Aplicada. Libro de oro de la IUPAC - cantidad de concentración, c . goldbook.iupac.org. Consultado el 11 de diciembre de 2018. Archivado desde el original el 21 de diciembre de 2018.
↑ Unión Internacional de Química Pura y Aplicada. Libro de oro de la IUPAC - cantidad fracción, x (y para mezclas gaseosas ) . goldbook.iupac.org. Consultado el 11 de diciembre de 2018. Archivado desde el original el 22 de diciembre de 2018.
↑ Unión Internacional de Química Pura y Aplicada. Libro de oro de la IUPAC: concentración de masa, γ, ρ (inglés) . goldbook.iupac.org. Consultado el 16 de diciembre de 2018. Archivado desde el original el 7 de diciembre de 2018.
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↑ Métodos para preparar soluciones en MedKurs. ru . Consultado el 24 de abril de 2012. Archivado desde el original el 29 de octubre de 2012. (indefinido)
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↑ Cantidades, unidades y símbolos en química física (enlace no disponible) . www.iupac.org. Consultado el 23 de diciembre de 2018. Archivado desde el original el 20 de diciembre de 2016. (indefinido)

diccionarios y enciclopedias	Gran soviet (1 ed.) Britannica (en línea)
En catálogos bibliográficos	TIERRA : 4125568-9