En química , la concentración es la abundancia de un constituyente dividida por el volumen total de una mezcla. Se pueden distinguir varios tipos de descripción matemática: concentración de masa , concentración molar , concentración de número y concentración de volumen . [1] Una concentración puede ser cualquier tipo de mezcla química, pero con mayor frecuencia solutos y disolventes en soluciones . La concentración molar (cantidad) tiene variantes como la concentración normal y la concentración osmótica .
Descripción cualitativa
A menudo, en un lenguaje informal y no técnico, la concentración se describe de manera cualitativa , mediante el uso de adjetivos como "diluir" para soluciones de concentración relativamente baja y "concentrado" para soluciones de concentración relativamente alta. Para concentrar una solución, se debe agregar más soluto (por ejemplo, alcohol) o reducir la cantidad de solvente (por ejemplo, agua). Por el contrario, para diluir una solución, se debe agregar más solvente o reducir la cantidad de soluto. A menos que dos sustancias sean miscibles , existe una concentración a la que no se disolverá más soluto en una solución. En este punto, se dice que la solución está saturada . Si se agrega soluto adicional a una solución saturada, no se disolverá, excepto en ciertas circunstancias, cuando puede ocurrir sobresaturación . En cambio, se producirá la separación de fases , lo que conducirá a fases coexistentes, ya sea completamente separadas o mezcladas como una suspensión . El punto de saturación depende de muchas variables, como la temperatura ambiente y la naturaleza química precisa del disolvente y el soluto.
Las concentraciones a menudo se denominan niveles , lo que refleja el esquema mental de niveles en el eje vertical de un gráfico , que puede ser alto o bajo (por ejemplo, "niveles séricos altos de bilirrubina" son concentraciones de bilirrubina en el suero sanguíneo que son mayores de lo normal ).
Notación cuantitativa
Hay cuatro cantidades que describen la concentración:
Concentración de masa
La concentración de masa se define como la masa de un constituyente dividido por el volumen de la mezcla :
La unidad SI es kg / m 3 (igual ag / L).
Concentración molar
La concentración molar se define como la cantidad de un constituyente (en moles) dividido por el volumen de la mezcla :
La unidad SI es mol / m 3 . Sin embargo, más comúnmente se usa la unidad mol / L (= mol / dm 3 ).
Concentración numérica
La concentración de números se define como el número de entidades de un constituyente en una mezcla dividida por el volumen de la mezcla :
La unidad SI es 1 / m 3 .
Concentración de volumen
La concentración de volumen (que no debe confundirse con la fracción de volumen [2] ) se define como el volumen de un constituyente dividido por el volumen de la mezcla :
Al ser adimensional, se expresa como un número, por ejemplo, 0,18 o 18%; su unidad es 1.
No parece haber una notación estándar en la literatura inglesa. La cartautilizado aquí es normativo en la literatura alemana (ver Volumenkonzentration ).
Cantidades relacionadas
Se pueden usar varias otras cantidades para describir la composición de una mezcla. Tenga en cuenta que estos no deben llamarse concentraciones. [1]
Normalidad
La normalidad se define como la concentración molar dividido por un factor de equivalencia . Dado que la definición del factor de equivalencia depende del contexto (qué reacción se está estudiando), IUPAC y NIST desaconsejan el uso de la normalidad.
Molalidad
(No confundir con Molaridad )
La molalidad de una solución se define como la cantidad de un constituyente (en moles) dividido por la masa del solvente ( no la masa de la solución):
La unidad SI para la molalidad es mol / kg.
Fracción molar
La fracción molar se define como la cantidad de un constituyente (en moles) dividido por la cantidad total de todos los componentes en una mezcla :
La unidad SI es mol / mol. Sin embargo, la notación de partes por obsoleta se usa a menudo para describir pequeñas fracciones molares.
Proporción molar
La relación molar se define como la cantidad de un constituyentedividido por la cantidad total de todos los demás componentes en una mezcla:
Si es mucho más pequeño que , la relación molar es casi idéntica a la fracción molar.
La unidad SI es mol / mol. Sin embargo, la notación de partes por obsoleta se usa a menudo para describir proporciones molares pequeñas.
Fracción de masa
La fracción de masa es la fracción de una sustancia con masa a la masa de la mezcla total , definido como:
La unidad SI es kg / kg. Sin embargo, la notación de partes por obsoleta se usa a menudo para describir pequeñas fracciones de masa.
Relación de masa
La relación de masa se define como la masa de un constituyente dividido por la masa total de todos los demás componentes de una mezcla:
Si es mucho más pequeño que , la relación de masa es casi idéntica a la fracción de masa.
La unidad SI es kg / kg. Sin embargo, la notación de partes por obsoleta se usa a menudo para describir pequeñas proporciones de masa.
Dependencia del volumen y la temperatura.
La concentración depende de la variación del volumen de la solución con la temperatura debido principalmente a la expansión térmica.
Tipo de concentración | Símbolo | Definición | Unidad SI | otras unidades |
---|---|---|---|---|
concentración de masa | o | kg / m 3 | g / 100 ml (= g / dL) | |
concentración molar | mol / m 3 | M (= mol / L) | ||
concentración de números | 1 / m 3 | 1 / cm 3 | ||
concentración de volumen | m 3 / m 3 | |||
Cantidades relacionadas | Símbolo | Definición | Unidad SI | otras unidades |
normalidad | mol / m 3 | N (= mol / L) | ||
molalidad | mol / kg | |||
fracción molar | mol / mol | ppm, ppb, ppt | ||
proporción molar | mol / mol | ppm, ppb, ppt | ||
fracción de masa | kg / kg | ppm, ppb, ppt | ||
relación de masa | kg / kg | ppm, ppb, ppt | ||
fracción de volumen | m 3 / m 3 | ppm, ppb, ppt |
Ver también
Referencias
- ^ a b IUPAC , Compendio de terminología química , 2ª ed. (el "Libro de oro") (1997). Versión corregida online: (2006–) " concentración ". doi : 10.1351 / goldbook.C01222
- ^ IUPAC , Compendio de terminología química , 2ª ed. (el "Libro de oro") (1997). Versión corregida en línea: (2006–) " fracción de volumen ". doi : 10.1351 / goldbook.V06643