Concentração - Concentration
Em química , concentração é a abundância de um constituinte dividido pelo volume total de uma mistura. Vários tipos de descrição matemática podem ser distinguidos: concentração de massa , concentração molar , concentração de número e concentração de volume . Uma concentração pode ser qualquer tipo de mistura química, mas mais frequentemente solutos e solventes em soluções . A concentração molar (quantidade) tem variantes, como concentração normal e concentração osmótica .
Etimologia
O termo concentração vem da palavra concentrar, do francês concentrer, de con– + center, que significa “colocar no centro”.
Descrição qualitativa
Freqüentemente, em linguagem informal e não técnica, a concentração é descrita de forma qualitativa , por meio do uso de adjetivos como "diluir" para soluções de concentração relativamente baixa e "concentrado" para soluções de concentração relativamente alta. Para concentrar uma solução, deve-se adicionar mais soluto (por exemplo, álcool) ou reduzir a quantidade de solvente (por exemplo, água). Em contraste, para diluir uma solução, deve-se adicionar mais solvente ou reduzir a quantidade de soluto. A menos que duas substâncias sejam miscíveis , existe uma concentração na qual nenhum outro soluto se dissolverá em uma solução. Nesse ponto, diz-se que a solução está saturada . Se soluto adicional for adicionado a uma solução saturada, ele não se dissolverá, exceto em certas circunstâncias, quando a supersaturação pode ocorrer. Em vez disso, ocorrerá a separação de fases , levando a fases coexistentes, completamente separadas ou misturadas como uma suspensão . O ponto de saturação depende de muitas variáveis, como temperatura ambiente e a natureza química precisa do solvente e do soluto.
As concentrações são frequentemente chamadas de níveis , refletindo o esquema mental de níveis no eixo vertical de um gráfico , que pode ser alto ou baixo (por exemplo, "altos níveis séricos de bilirrubina" são concentrações de bilirrubina no soro sanguíneo que são maiores do que o normal )
Notação quantitativa
Existem quatro quantidades que descrevem a concentração:
Concentração de massa
A concentração de massa é definida como a massa de um constituinte dividido pelo volume da mistura :
A unidade SI é kg / m 3 (igual a g / L).
Concentração molar
A concentração molar é definida como a quantidade de um constituinte (em moles) dividido pelo volume da mistura :
A unidade SI é mol / m 3 . No entanto, mais comumente a unidade mol / L (= mol / dm 3 ) é usada.
Concentração de número
O número de concentração é definido como o número de entidades de um constituinte em uma mistura dividido pelo volume da mistura :
A unidade SI é 1 / m 3 .
Concentração de volume
A concentração de volume (não deve ser confundida com fração de volume ) é definida como o volume de um constituinte dividido pelo volume da mistura :
Por ser adimensional, é expresso como um número, por exemplo, 0,18 ou 18%; sua unidade é 1.
Parece não haver uma notação padrão na literatura inglesa. A carta usada aqui é normativa na literatura alemã (ver Volumenkonzentration ).
Quantidades relacionadas
Várias outras quantidades podem ser usadas para descrever a composição de uma mistura. Observe que não devem ser chamados de concentrações.
Normalidade
A normalidade é definida como a concentração molar dividida por um fator de equivalência . Uma vez que a definição do fator de equivalência depende do contexto (qual reação está sendo estudada), IUPAC e NIST desencorajam o uso de normalidade.
Molalidade
(Não deve ser confundido com molaridade )
A molalidade de uma solução é definida como a quantidade de um constituinte (em moles) dividido pela massa do solvente ( não a massa da solução):
A unidade SI para molalidade é mol / kg.
Fração molar
A fração molar é definida como a quantidade de um constituinte (em moles) dividido pela quantidade total de todos os constituintes em uma mistura :
A unidade SI é mol / mol. No entanto, a notação partes por obsoletas é frequentemente usada para descrever pequenas frações molares.
Proporção molar
A proporção molar é definida como a quantidade de um constituinte dividido pela quantidade total de todos os outros constituintes em uma mistura:
Se for muito menor que , a razão molar é quase idêntica à fração molar.
A unidade SI é mol / mol. No entanto, a notação partes por obsoletas é frequentemente usada para descrever pequenas proporções molares.
Fração de massa
A fração de massa é a fração de uma substância com massa para a massa da mistura total , definida como:
A unidade SI é kg / kg. No entanto, a notação partes por obsoletas é frequentemente usada para descrever pequenas frações de massa.
Relação de massa
A razão de massa é definida como a massa de um constituinte dividido pela massa total de todos os outros constituintes em uma mistura:
Se for muito menor que , a razão de massa é quase idêntica à fração de massa.
A unidade SI é kg / kg. No entanto, a notação partes por obsoletas é freqüentemente usada para descrever pequenas proporções de massa.
Dependência de volume e temperatura
A concentração depende da variação do volume da solução com a temperatura devido principalmente à expansão térmica.
Tipo de concentração | Símbolo | Definição | Unidade SI | outra (s) unidade (s) |
---|---|---|---|---|
concentração de massa | ou | kg / m 3 | g / 100mL (= g / dL) | |
concentração molar | mol / m 3 | M (= mol / L) | ||
concentração de número | 1 / m 3 | 1 / cm 3 | ||
concentração de volume | m 3 / m 3 | |||
Quantidades relacionadas | Símbolo | Definição | Unidade SI | outra (s) unidade (s) |
normalidade | mol / m 3 | N (= mol / L) | ||
molalidade | mol / kg | |||
fração molar | mol / mol | ppm, ppb, ppt | ||
proporção molar | mol / mol | ppm, ppb, ppt | ||
fração de massa | kg / kg | ppm, ppb, ppt | ||
razão de massa | kg / kg | ppm, ppb, ppt | ||
fração de volume | m 3 / m 3 | ppm, ppb, ppt |