Единицы концентрации

Известны и применяются различные единицы концентра­ции. В табл. 35 приведены только некоторые из них.

Если в определении концентрации (см. с. 277) не конкре­тизируется, какие величины характеризуют содержание дан­ного компонента и всего анализируемого объекта, то при переходе к ее единицам вносится необходимая конкретиза­ция, и тем самым, определяется размерность как самой еди­ницы концентрации, так и концентрации как физической величины. Рассмотрим наиболее широко употребляемые еди­ницы концентрации.

Таблица 35

Массовая концентрация — единица концентрации, отвечаю­щая содержанию в 1 м³ смеси 1 кг данного компонента.

Молярнаяконцентрация — единица концентрации, отвечаю­щая содержанию в объеме раствора, равном 1 м³, количества данного компонента, равного 1 молю.

Моляльность— единица концентрации, отвечающая со­держанию в 1 кг растворителя 1 моля данного компонента.

Массовая доля компонента А:

Масса компонента А в смеси М

У _А ⁼ —————————————————————— = ———

Суммарная масса смеси M

Массовая доля компонента может быть выражена в процентах:

y*A=yA 100%.

Молярная доля компонента А:

Количество компонента А в смеси (n A) N

X_A= ——————————————————————————— = --------- --- Суммарное количество компонентов смеси ( ∑n_i) N ,

где п — число молей.

Молярная доля компонента А может быть выражена в процентах:

х*_A = х_A • 100%.

Объемная доля компонета А:

Объем компонента в смеси L³

X_A = ^{----------------------------------------------------------------------- = ------------}

Суммарный объем в смеси L³

Объемная доля компонента А может быть выражена в про­центах:

X^* _A = X _A 100% .

В физике часто встречается единица концентрации, выра­женная числом атомов в 1 см³:

Число атомов элемента А в смеси

С^*= —————————————————— .

Объем смешанной фазы (см ³ )

В качестве примера рассмотрим, как можно охарактеризовать концентрации компонентов, из которых состоит ряд веществ, исполь­зуя приведенные выше единицы концентрации.

Таблица 36

Выбор единиц концентрации для данного примера произведен не случайно. В качестве единиц концентрации использованы величины, которые в НТД классифицируются как относительные величины, ни­коим образом с концентрацией не связанные. В действительности,

массовая, объемная и молярная доли представляют единицы концентра­ции. Ошибка заключается в трактовке этих величин как относительных. Подобное было отмечено и по поводу самой концентрации. Относитель­ная величина представляет безразмерное отношение физической вели­чины к одноименной физической величине. Однако, когда речь идет концентрации, которая выражена, например, через массовую долю, нельзя рассматривать массу всех компонентов пробы просто как физи­ческую величину, используемую для сравнения с массой анализируе­мого компонента. При таком подходе не учитывается качественная особенность концентрации как физической величины.

Концентрации, выраженные в различных единицах, могут быть пересчитаны одна в другую (табл. 37). Особенность та­кого пересчета, по сравнению с переходом от одной единицы физической величины к другой, состоит в том, что для кон­центрации переходной коэффициент не является постоянным. Это обусловлено тем, что при пересчете используются инди­видуальные константы, определяемые тем компонентом, концентрацию которого требуется выразить в тех или иных единицах. В частности, к ним относятся такие константы, как молекулярные массы компонентов (М_A и М_B для слу­чая двухкомпонентной смеси, представленного в табл. 37), а также значения плотностей (р_m ~ плотность смеси в табл. 37).

Таблица 37

Изменение коэффициента при пересчете концентрации яв­ляется еще одним проявлением ее специфики как именован­ной физической величины.

Используя различные единицы СИ для характеристики аб­солютного содержания анализируемого компонента смеси и самой смеси, можно получить целый ряд единиц концентра­ции. Именно так получены единицы концентрации, приведен­ные в табл. 35. С этой целью были применены единицы мас­сы, объема и количества вещества. Важно подчеркнуть, что все указанные в табл. 35 единицы концентрации являются единицами СИ.