En la química, la concentración es la medida de cuánto de una sustancia dada se mezcla con otra sustancia. Esto puede aplicarse a cualquier clase de mezcla química, pero lo más frecuentemente el concepto se limita a las soluciones homogéneas donde refiere a la cantidad del soluto del en una sustancia.

Al concentrado una solución, una debe agregar más soluto, o reducir la cantidad de solvente (por ejemplo, por la evaporación selectiva ). Por el contrario, al diluído una solución, una debe agregar más solvente, o reducir la cantidad de soluto.

A menos que sean dos sustancias el completamente miscible allí existe una concentración en la cual ningún otro soluto disuelva en una solución. A este punto, la solución reputa saturado . Si el soluto adicional se agrega a una solución saturada, no disolverá (excepto en ciertas circunstancias, cuando la sobresaturación puede ocurrir). En lugar, la separación de fase ocurrirá, llevando a las fases coexistentes o a una suspensión . El punto de la saturación depende de muchas variables tales como temperatura ambiente y la naturaleza química exacta del solvente y del soluto.

La concentración analítica incluye todas las formas de esa sustancia en la solución.

Descripción cualitativa

A menudo en la lengua informal, no técnica, concentración se describe en una manera cualitativa, con el uso de adjetivos tales como " dilute" o " weak" para las soluciones de la concentración relativamente baja y de otras tener gusto del " concentrated" o " strong" para las soluciones de la concentración relativamente alta. Esos términos se relacionan la cantidad de una sustancia en una mezcla con la intensidad observable de los efectos o de las características causados por esa sustancia. Por ejemplo, una regla práctica es que cuanto concentrada una solución cromática es, más intenso coloreada le es.

Notación cuantitativa

Para los usos científicos o técnicos, una cuenta cualitativa de la concentración es casi nunca suficiente, por lo tanto las medidas cuantitativas son necesarias describir la concentración. Hay un número de maneras diferentes de expresar cuantitativo la concentración; el mas comunes son mencionados abajo. Se basan en la masa del o el volumen del o ambos . Dependiendo de lo que se basan en él es el no siempre trivial para convertir una medida a la otra, porque el conocimiento de la densidad pudo ser necesario hacer tan. Ocasionalmente esta información puede no estar disponible, particularmente si la temperatura varía.

Masa contra volumen

las unidades de algún de la concentración - particularmente la más popular (molarity) - requerir el conocimiento del volumen de una sustancia, que - en contraste con la masa está el variable dependiendo de temperatura ambiente y de presión. De hecho el volumen molar (parcial) puede incluso ser una función de la concentración sí mismo. Esta es la razón por la cual los volúmenes no son necesario totalmente aditivos cuando se agregan y se mezclan dos líquidos. las medidas Volumen-basadas para la concentración deben por lo tanto no ser recomendadas para no-diluyen soluciones o los problemas donde las diferencias grandes del en temperatura se encuentran relativamente (e. para los diagramas de fase .

El a menos que esté indicado de otra manera, todas las medidas siguientes del volumen se asume para estar en una temperatura y una presión (por ejemplo 25 grados del estado estándar cent3igrado en 1 atmósfera o del kPa de 101. La medida de la masa no requiere tales restricciones.

La masa puede ser resuelta en una precisión de < 0.2 magnesios sobre una base rutinaria con un equilibrio analítico e instrumentos más exactos existen. El de los sólidos y los líquidos son cuantificados fácilmente pesando.

El volumen de un líquido es determinado generalmente por la cristalería calibrada tal como buretas y frascos volumétricos. Para los volúmenes muy pequeños las jeringuillas de la precisión están disponibles. El uso de cubiletes y de cilindros graduados no se recomienda mientras que su indicación del volumen está sobre todo para decorativo algo que propósitos cuantitativos. El volumen de sólidos, particularmente de polvos, es a menudo difícil de medir, que es porqué la masa es la medida más generalmente. Para los gases que el contrario es verdad, el volumen de un gas puede ser medido en una bureta del gas, si el cuidado se toma para controlar la presión. La masa no es tan fácil medir debido a los efectos de la flotabilidad.

Molarity el del de

considera también : Solución molar

Molarity (el mol/L, la muela, o M) (obsoleto) denota el número de los topos de una sustancia dada por el litro de solución. por ejemplo: = \ texto {solución de 0.5 mol/L} del $\backslash \; del\; frac\; del\; \{2.0\; \backslash texto\{topos\; de\; las\; partículas\; disueltas\}\}\; \{4.0\; \backslash \; texto\; \{litros\; de\; líquido\}\}$

Tal solución se puede describir como " 0." Debe ser acentuado que las 0.5 soluciones de la muela contienen 0.5 topos de soluto en 1.0 litros de la solución del . Éste es el no equivalente a 1.0 litros del solvente del .5 mol/L contendrá levemente más o levemente menos de 1 litro de solvente porque el proceso de la disolución hace el volumen del líquido aumentar o la disminución.

Después del sistema del SI de unidades, el National Institute of Standards and Technology, la autoridad de Estados Unidos en la medida, considera el molarity y el símbolo M del término de la unidad ser obsoleto, y sugiere en lugar de otro la “concentración de la cantidad-de-sustancia” (el c ) con las unidades mol/m³ u otras unidades usadas junto al SI tal como Mol/L. Esta recomendación no se ha ejecutado universal en academia todavía.

La preparación de una solución del molarity sabido implica el agregar de una cantidad exactamente pesada de soluto a un frasco volumétrico, agregando algún solvente para disolverlo, después agregando más solvente al terraplén a la marca del volumen.

Al discutir el molarity de concentraciones minuciosas, por ejemplo en mucha investigación farmacológica, el molarity se expresa en los millimolars (mmol/L, milímetro, 1 milésimo de una muela), los micromolars (μmol/L, μM, 1 millonésimo de una muela) o los nanomolars (nmol/L, nanómetro, 1 milmillon3esima de una muela).

Aunque el molarity sea en gran medida la medida más de uso general para la concentración, particularmente para las soluciones acuosas diluídas, sufre de un número de desventajas. Las masas se pueden determinar con la gran precisión pues los balances son a menudo muy exactos. La determinación del volumen no está a menudo como exacta. Además, un volumen de un líquido cambia con temperatura de modo que el molarity también cambie sin el adición o la eliminación de ningún Massachusetts. Para no-diluir las soluciones que otro problema es que el volumen molar de una sustancia es sí mismo una función de la concentración de modo que el volumen no sea terminantemente añadido.

Molality

El Molality (mol/kg, molar, o el m ) denota el número de topos de una sustancia dada por el kilogramo del solvente (no solución ). Por ejemplo: el adición de 1.0 topos de partículas disueltas a 2.0 kilogramos de solvente constituye una solución con un molality de 0. Tal solución se puede describir como " 0. La solución molar del término se utiliza como taquigrafía para un " un solution" molar;, es decir una solución que contiene un topo del soluto por 1000 gramos del solvente.

Después del sistema del SI de unidades, el National Institute of Standards and Technology, la autoridad de Estados Unidos en la medida, considera el m del símbolo de la unidad ser obsoleto, y sugiere en lugar de otro el término “molality de la sustancia B” (el m_B ) con las unidades mol/kg o una unidad relacionada del SI. Esta recomendación no se ha ejecutado universal en academia todavía.

Observar que el molality es representado a veces por el símbolo ( m ), mientras que molarity por el símbolo (m). Los dos símbolos no se significan para ser confundidos, y no se deben utilizar como símbolos para las unidades. La unidad del SI para el molality es mol/kg. (El m de la unidad significa el metro.)

La determinación del solamente del molality requiere un buen equilibrio, porque las masas del solvente y del soluto se pueden obtener por el que pesa . Usar un equilibrio es a menudo más exacto que trabajando con las buretas y las pipetas de los frascos volumétricos. Otra ventaja del molality es que no cambia con la temperatura como se ocupa de la masa del solvente, algo que el volumen de solución. El volumen aumenta típicamente con aumento en temperatura dando por resultado la disminución del molarity. Molality de una solución es siempre constante con independencia de las condiciones físicas como temperatura y la presión.

En una solución acuosa diluído cerca de la temperatura ambiente y de la presión atmosférica estándar, el molarity y el molality serán muy similares en valor. Esto es porque 1 kilogramo de agua corresponde áspero a un volumen de 1 L en estas condiciones, y porque la solución es diluída, la adición del soluto hace un impacto insignificante en el volumen de la solución.

Sin embargo, en el resto de las condiciones, éste no es generalmente el caso.

Fracción de topo

La fracción de topo Χ, (también llamado el la fracción molar ) denota el número de topos del soluto como proporción del número total de topos en una solución. Por ejemplo: 1 topo de soluto disolvió en 9 topos de solvente tiene una fracción de topo de 1/10 o 0. Las fracciones de topo son cantidades sin dimensiones del . (El porcentaje del topo del o porcentaje molar, " denotado del ; mol de %" e igualar hasta el 100% por la fracción de topo, se cotiza a veces en vez de la fracción de topo.)

Esta medida se utiliza muy con frecuencia en la construcción de los diagramas de fase que tiene un número de ventajas:
el

la medida no es temperatura dependiente (por ejemplo molarity) y no requiere el conocimiento de las densidades de las fases implicadas
una mezcla de fracción de topo sabida puede ser preparada pesando de las masas apropiadas de los componentes
la medida es el simétrico: en las fracciones de topo Χ=0.9, el papeles del “solvente” y el “soluto” se invierten.

Pues las fracciones de topo y el molality se basan solamente en las masas de los componentes es fácil convertir entre estas medidas. Esto no es verdad para el molarity, que requiere el conocimiento de la densidad.

Porcentaje total

El porcentaje total del denota la masa de una sustancia en una mezcla como porcentaje de la masa de la mezcla entera. Por ejemplo: si una botella contiene 40 gramos del etanol y 60 gramos de riegan, después contiene el etanol del 40% al lado de los reactivo acuosos concentrados comerciales de Massachusetts tales como ácidos y las bases a menudo se etiquetan en concentraciones del porcentaje del peso del con la gravedad específica también enumeradas. En más viejos textos y referencias esto se refiere a veces como porcentaje del peso-peso del (abreviado como w/w ). En química de la contaminación de agua, un término común de medir el porcentaje de la masa total de sólidos en suspensión en un medio acuoso es los sólidos en suspensión totales .

porcentaje del Masa-volumen

el porcentaje del Masa-volumen del, (referido a veces como porcentaje del peso-volumen o el por ciento de peso por volumen y abreviado a menudo como % del m/v o % del peso/volumen) describe la masa del soluto en g por 100 ml de la solución resultante. el porcentaje del Masa-volumen es de uso frecuente para las soluciones hechas de un soluto sólido disuelto en un líquido. Por ejemplo, una solución del azúcar del peso/volumen del 40% contiene 40 g de azúcar por 100 ml de solución resultante.

cociente del Masa-volumen

De uso frecuente en la medicina y farmacología, un cociente del peso de una droga disuelta en un volumen de agua, se presenta como, los gramos de soluto: ml de agua. Los médicos utilizan el " del término; dilution" al referir a esta unidad arcana. El ejemplo más ubicuo es las soluciones de la epinefrina donde una solución del 1:100,000 tiene 1 epinefrina de g en 100. Esto es equivalente a la solución de la epinefrina de 0.

Cuando el volumen considerado es un gas un acercamiento específico es necesario: las condiciones de la presión y de temperatura de gases deben ser consideradas. Un uso típico está en la cuantificación de la emisión de la contaminación atmosférica. Es muy común encontrar valores tales como 50 g/Nm³ o 50 g/m³N. El " N" antes o después de que el metro cúbico indica que el gas está bajo condiciones estándar para la temperatura y la presión .

porcentaje del Volumen-volumen

porcentaje del Volumen-volumen del (designado volumen del por ciento por volumen y abreviado a veces como % de v/v) describe el volumen del soluto en el ml por 100 ml de la solución resultante. Esto es la más útil cuando se está preparando una solución de dos líquidos. Por ejemplo, una solución del etanol del 40% v/v contiene 40 ml de etanol por 100 ml de volumen total.

Normalidad

La normalidad destaca la naturaleza química de sales: en la solución, las sales disocian en la especie reactiva distinta (iones tales como H⁺, Fe³⁺, o Cl^-). La normalidad explica cualquier discrepancia entre las concentraciones de la varia especie iónica en una solución. Por ejemplo, en una sal tal como MgCl₂, hay dos topos de Cl^- para cada topo de Mg⁺, así que la concentración de Cl^- reputa 2 N (leídos: " normal" dos;), comparado a Mg⁺ que es 1 N (leída: " un normal"). Otros ejemplos se dan abajo.

Definición del :

Un normal es un gramo equivalente de un soluto por el litro de solución. La definición de un equivalente del gramo varía dependiendo del tipo de reacción química que se discuta que - puede referir a los ácidos, a las bases, a especie redox, y a los iones que se precipitarán.

Uso del :

Es crítico observar que la normalidad mide un solo ion que participe en un soluto total. Por ejemplo, uno podría determinar la normalidad del hidróxido o del sodio en una solución acuosa del hidróxido de sodio, pero la normalidad del del hidróxido de sodio sí mismo no tiene ningún significado . Sin embargo es de uso frecuente describir soluciones de ácidos o de bases, en esos casos se implica que la normalidad refiere al ion de H⁺ o de OH⁻. Por ejemplo, el ácido sulfúrico (H₂SO₄) normal 2, significa que la normalidad de los iones de H⁺ es 2, o que el molarity del ácido sulfúrico es 1. Semejantemente para 1 H₃PO₄ molar la normalidad es 3 pues contiene tres iones de H⁺.

Casos específicos del :

Pues los iones en la solución pueden reaccionar con diversos caminos, hay tres definiciones comunes para la normalidad como medida de especie reactiva en la solución:

en la química de la ácido-base, normalidad se utiliza para expresar la concentración de de los protones o de iones de hidróxido de en la solución. Aquí, la normalidad diferencia del molarity por un valor de número entero - cada soluto puede producir equivalentes de n de especies reactivas cuando está disuelto. Por ejemplo: 1 M Ca acuoso (OH) ₂ es 2 N (normal) en hidróxido.

en reacciones redox, normalidad mide la cantidad de oxidar o el reductor que puede aceptar o suministrar un topo de los electrones aquí, la normalidad escala del molarity, lo más comúnmente posible, por un valor fraccionario. El cálculo de la normalidad de la especie redox en la solución puede ser desafiador.

en reacciones de la precipitación, normalidad mide la concentración de iones que se precipiten en una reacción dada. Aquí, las escalas de la normalidad del molarity otra vez por un valor de número entero. Aplicaciones prácticas del :

La medida de normalidad es extremadamente útil para las titulaciones - dadas dos especies que se sepan para reaccionar con un cociente sabido, simplemente las necesidades una de escalar los volúmenes de soluciones con normalities sabidos para conseguir una reacción completa con la ecuación siguiente:

N_aV_a=N_bV_b

Sin embargo, la normalidad no puede representar confiablemente una medida inequívoca de la concentración de una solución. Puesto que la medida de normalidad depende de la reacción que participa el soluto adentro, la misma concentración de soluto puede poseer dos diversos normalities del para dos diversas reacciones. Por ejemplo, Mg²⁺ es 2 N con respecto a un ion de Cl^-, pero es solamente 1 N con respecto a un ion de O^2-.

Por consiguiente, la normalidad se utiliza no más para representar la concentración de una solución como tal. En lugar, una solución se debe etiquetar según su molarity, y es entonces posible calcular la normalidad para una titulación particular usar la ecuación arriba. el NIST también ha estipulado que esta unidad es obsoleta y recomienda el continuar de su uso.

Formal

El formal (f) es otra más medida de concentración similar al molarity. Las concentraciones formales se utilizan a veces al solucionar problemas del equilibrio químico. Se calcula basó en los pesos de la fórmula de productos químicos por el litro de solución. La diferencia entre las concentraciones formales y molares es que la concentración formal indica topos de la fórmula química original en la solución, sin pensar en las especies que existen realmente en la solución. La concentración molar, por una parte, es la concentración de especie en la solución.

Por ejemplo: si uno disuelve el carbonato sódico (Na₂CO₃) en un litro de agua, el compuesto disocia en los iones de Na⁺ y de CO₃^2-. Algo del CO₃^2- reacciona con el agua para formar HCO₃^- y H₂CO₃. Si el pH de la solución es bajo, no hay prácticamente Na₂CO₃ dejados en la solución. Así pues, aunque hayamos agregado 1 mol de Na₂CO₃ a la solución, no contiene 1 M de esa sustancia. (Algo, contiene un molarity basado en los otros componentes de la solución.) Sin embargo, fue dicho una vez que tales soluciones contienen 1 F de Na₂CO₃.

" Partes-per" notación

El Parte-por la notación se utiliza en algunas áreas de la ciencia y de la ingeniería porque no requiere la conversión de pesos o de volúmenes a las unidades más químicamente relevantes tales como normalidad o molarity. Describe la cantidad de una sustancia en otra. Es el cociente de la cantidad de la sustancia del interés a la cantidad de esa sustancia más la cantidad de la sustancia que está adentro.
el

parte por el ciento (denotado por “%” del símbolo del por ciento, y muy raramente “pph ") - denota la cantidad de una sustancia dada en una cantidad total de 100 sin importar las unidades de medida mientras sean iguales. 1 gramo por 100 gramos. 1 porción en 10².
las piezas del

por el mil (denotado por el “‰” por símbolo del mille, y de vez en cuando “ppt”, aunque esto debe ser evitada) denotan la cantidad de una sustancia dada en una cantidad total de 1000 sin importar las unidades de medida mientras sean iguales. 1 miligramo por gramo, o 1 gramo por kilogramo. 1 porción en 10³.
las piezas del

por el millón (“PPM ") denotan la cantidad de una sustancia dada en una cantidad total de 1.000 sin importar las unidades de medida usadas mientras sean iguales. 1 miligramo por kilogramo. 1 porción en 10⁶.
las piezas del

por el mil millones (“ppb ") denotan la cantidad de una sustancia dada en una cantidad total de 1.000 sin importar las unidades de medida mientras sean iguales. 1 miligramo por tonelada. 1 porción en 10⁹.
las piezas del

por el trillón (“ppt ") denotan la cantidad de una sustancia dada en una cantidad total de 1.000 sin importar las unidades de medida mientras sean iguales. 1 miligramo por kilotonne. 1 porción en 10¹².
las piezas del

por el cuatrillón (“ppq ") denotan la cantidad de una sustancia dada en una cantidad total de 1.000 sin importar las unidades de medida mientras sean iguales. 1 miligramo por megatonne. 1 porción en 10¹⁵. No hay actual técnicas analíticas que pueden medir concentraciones del ppq.

Según la guía del del National Institute of Standards and Technology de los E. (NIST) para el uso del sistema de las unidades internacional (SI), " de ; los términos dependientes del lenguaje parte por millón, parte por mil millones, y la parte por trillón… no es aceptable para el uso con el SI de expresar los valores de quantities."

Notas para mayor clareza:

La notación se utiliza para la conveniencia y las unidades de medida deben ser denotadas para mayor clareza aunque éste no es con frecuencia el caso incluso en publicaciones técnicas.

En la química atmosférica y en regulaciones de la contaminación atmosférica, las partes por la notación son expresadas comúnmente con un v que sigue, por ejemplo el ppmv, para indicar partes por millón por el volumen. Esto trabaja muy bien para las concentraciones de gas (e., ppmv del dióxido de carbono en el aire ambiente) pero, para las concentraciones de sustancias no-gaseosas tales como aerosoles, las gotitas de la nube, y la materia de partículas en el aire ambiente, las concentraciones se expresa comúnmente como μg/m ³ o mg/m ³ (e., μg o magnesio de macropartículas por metro cúbico de aire ambiente). Esta expresión elimina la necesidad de considerar el impacto de la temperatura y de la presión en la densidad y por lo tanto el peso del gas.

El uso es generalmente interior absolutamente fijo la mayoría de las ramas específicas de la ciencia, llevando a algunos investigadores a creer que su propio uso (masa/masa, volumen/volumen u otros) es el único corrige uno. Esto, alternadamente, las lleva a no especificar su uso en su investigación, y otros pueden por lo tanto malinterpretar sus resultados. Por ejemplo, volumen/volumen del uso de los electrochemists a menudo, mientras que los ingenieros químicos pueden utilizar la masa/la masa así como el volumen/volumen. Muchos papeles académicos del fall llano de otra manera excelente para especificar su uso del parte-por la notación. La diferencia entre la expresión de concentraciones como la masa/la masa o volumen/volumen es absolutamente significativa cuando el tratar de los gases y de él es muy importante especificar se está utilizando cuál. Es absolutamente simple, por ejemplo, distinguir el PPM por el volumen del PPM por la masa o el peso usando el ppmv del o el ppmw del .

Tabla de medidas de la concentración

border=" el del utilizó con frecuencia estándares de la concentración style=" del Measurement style=" del Notation style=" del >Generic style=" del >Typical porcentaje atómico (A) del at.% align=" del $\backslash \; (\backslash \; frac\; \{\backslash \; rm\; number~of~atoms~of~dopant\; \backslash \; épocas\; 100\}\; \{\backslash \; number~of~atoms~of~solution\; del\; rm\}\; \backslash \; derecho)$ dejado % porcentaje atómico (B) del at.% align=" del $\backslash \; (\backslash \; frac\; \{\backslash \; rm\; number~of~atoms~of~dopant\; \backslash \; épocas\; 100\}\; \{\backslash \; number~of~substitutable~atoms~of~solution\; del\; rm\}\; \backslash \; derecho)$ dejado % Mass percentage - align=" del $\backslash$ dejado (\ frac {\ mathrm {gramos \ soluto} \ épocas 100} {\ mathrm {gramos \ solución}} \ derecho) % Mass-volume percentage - align=" del $\backslash$ dejado (\ frac {\ mathrm {gramos \ soluto} \ épocas 100} {\ mathrm {mililitros \ solución}} \ derecho) sin embargo terminantemente %g/mL del % Volume-volume percentage - align=" del $\backslash$ dejado (\ frac {\ mathrm {mililitros \ soluto} \ épocas 100} {\ mathrm {mililitros \ solución}} \ derecho) % Molarity M del align=" del $\backslash$ dejado (\ frac {\ mathrm {topos \ soluto}} {\ mathrm {litros \ solución}} \ derecho) mol/L (o M o mol/dm³) Molinity - align=" del $\backslash$ dejado (\ frac {\ mathrm {topos \ soluto}} {\ mathrm {kilogramos \ solución}} \ derecho) mol/kg Molality m align=" del $\backslash$ dejado (\ frac {\ mathrm {topos \ soluto}} {\ mathrm {kilogramos \ solvente}} \ derecho) mol/kg (o m **) fraction Molar Χ (ji) align=" del $\backslash$ dejado (\ frac {\ mathrm {topos \ soluto}} {\ mathrm {topos \ solución}} \ derecho) (decimal) Formal F align=" del $\backslash$ dejado (\ frac {\ mathrm {topos \ sin disolver \ soluto}} {\ mathrm {litros \ solución}} \ derecho) mol/L (o F) Normality N align=" del $\backslash$ dejado (\ frac {\ mathrm {gramo \ equivalentes}} {\ mathrm {litros \ solución}} \ derecho) N Parts por hundred el % (o pph) align=" del $\backslash$ dejado (\ frac {\ mathrm {dekagrams \ soluto}} {\ mathrm {kilogramos \ solución}} \ derecho) da.g/kg Parts por thousand ‰ del (o ppt*) align=" del $\backslash$ dejado (\ frac {\ mathrm {gramos \ soluto}} {\ mathrm {kilogramos \ solución}} \ derecho) g/kg Parts por million ppm align=" del $\backslash$ dejado (\ frac {\ mathrm {miligramos \ soluto}} {\ mathrm {kilogramos \ solución}} \ derecho) mg/kg Parts por billion ppb align=" del $\backslash$ dejado (\ frac {\ mathrm {microgramas \ soluto}} {\ mathrm {kilogramos \ solución}} \ derecho) µg/kg Parts por trillion ppt* align=" del $\backslash$ dejado (\ frac {\ mathrm {nanograms \ soluto}} {\ mathrm {kilogramos \ solución}} \ derecho) ng/kg Parts por quadrillion ppq align=" del $\backslash$ dejado (\ frac {\ mathrm {picograms \ soluto}} {\ mathrm {kilogramos \ solución}} \ derecho) pg/kg * aunque el “ppt” se utilice generalmente para denotar “partes por trillón”, está en la ocasión usada para las “partes por mil”. El “ppt” también se utiliza a veces como abreviatura para el precipitado .

** símbolos obsoletos de la unidad.

Ver también

Equilibrio químico

.

Zenithic

Jamel Williams

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