Koncentrácia

Koncentrácia môže byť aj synonymum slova sústredenie, pozri sústredenie

Koncentrácia je miera množstva látky v zmesi, najčastejšie v roztoku. Označuje sa rôzne podľa toho, ako koncentráciu vyjadrujeme.

V symbolickom zápise sa niekedy koncentrácia látky A označuje ako $c(A)$, $[A]$, $c_A$.

Vyjadrenie koncentrácie

Jednotkami SI sa koncentrácia dá vyjadriť rôznymi spôsobmi:

Látková koncentrácia

Šablóna:Main Štandardným vyjadrením koncentrácie je použitie látkového množstva. Koncentráciu je možné vyjadriť ako

$c_A=\frac{n_A}{V}$

kde c_A je molárna koncentrácia látky, n_A je látkové množstvo látky a V je objem roztoku. Jej jednotka je potom mol.l⁻¹, často zapisovaná jednoducho ako M.Táto koncentrácia sa nazýva molarita alebo molárna koncentrácia. Niekedy sa označuje ako množstvová koncentrácia.

Obdobným vyjadrením koncentrácie, ktorá namiesto objemu rozpúšťadla využíva jeho hmotnosť, je molalita, pre ktorú platí

$c_A=\frac{n_A}{m_r}$

kde m_r je hmotnosť rozpúšťadla. Jej jednotka je potom mol.kg⁻¹.

Hmotnostná koncentrácia

Šablóna:Main Pri roztokoch sa často stretneme s prepočtom látkového množstva na hmotnosť látky:

$c_A=\frac{m_A}{V}$

To zjednodušuje prípravu roztokov, pretože stačí dané množstvo látky odvážiť. Koncentrácia je vyjadrená hmotnosťou zložky na jednotku objemu [g.l⁻¹].

Hmotnostný zlomok

Šablóna:Main Vyjadruje podiel hmotnosti zložky na jednotku hmotnosti zmesi. Pre hmotnostný zlomok zložky A platí:

$w_A=\frac{m_A}{\sum m}$

Súčet hmotnostných zlomkov všetkých zložiek zmesi je rovný jednej. Pre vyjadrenie hmotnostného zlomku v percentách prenásobíme podiel 100 %:

$w_A=\frac{m_A}{\sum m}\cdot 100\mathrm{\%}$

Objemový zlomok

Šablóna:Main Vyjadruje podiel objemu zložky ku súčtu objemov všetkých zložiek zmesi. Označuje sa písmenom $\phi$ (fí). Môže sa vyjadriť aj percentuálne. Rizikom pri udávaní koncentrácie v takejto forme je, že objem kvapaliny či plynu závisí od teploty a tlaku. Pre objemový zlomok zložky A platí:

${\phi }_A=\frac{V_A}{\sum V}=\frac{V_A}{\sum V}\cdot 100\mathrm{\%}$

Súčet objemových zlomkov všetkých zložiek zmesi je rovný jednej resp. 100 %.

Častou chybou pri vyjadrovaní objemového zlomku je nesprávny vzorec:

${\phi }_A=\frac{V_A}{V_{\mathrm{z}\mathrm{m}\mathrm{e}\mathrm{s}\mathrm{i}}}$

Tento vzorec platí len v tvare:

${\phi }_A\approx \frac{V_A}{V_{\mathrm{z}\mathrm{m}\mathrm{e}\mathrm{s}\mathrm{i}}}$

a to len vtedy, ak môžeme zanedbať objemovú kontrakciu (napr. ide o ideálny roztok)

Dôvod nesprávnosti: Objem výslednej zmesi nemusí byť rovnaký ako súčet objemov jednotlivých zložiek (objemová kontrakcia), a preto by sme pri použití tohto nesprávneho vzorca museli ešte pred prípravou roztoku poznať jeho výsledný objem, inak by sme roztok nedokázali pripraviť.

Molový zlomok

Šablóna:Main Vyjadruje podiel látkového množstva zložky ku látkovému množstvu zmesi. Označuje sa písmenom $x$. Opäť ho môžeme vyjadriť v percentách. Pre molový zlomok látky A platí:

$x_A=\frac{n_A}{\sum n}=\frac{n_A}{\sum n}\cdot 100\mathrm{\%}$

Súčet molových zlomkov všetkých zložiek zmesi je rovný jednej resp. 100 %.

Relatívny hmotnostný zlomok

Vyjadruje podiel hmotnosti zložky ku hmotnosti ostatných zložiek sústavy. Označuje sa symbolom $\overline{X}$. Používa sa najmä v priemyselnej chémii a väčšinou len pri dvojzložkových sústavách. Všeobecne pre relatívny hmotnostný zlomok zložky A platí:

${\overline{X}}_A=\frac{m_A}{\sum m-m_A}$

Teda pre zmes tvorenú zložkami A a B platí:

${\overline{X}}_A=\frac{m_A}{m_B}{\overline{X}}_B=\frac{m_B}{m_A}$

(Upozornenie: pri relatívnom hmotnostnom resp. molovom zlomku v žiadnom prípade neplatí $\sum \overline{X}=1$)

Relatívny molový zlomok

Vyjadruje podiel látkového množstva zložky ku látkovému množstvu ostatných zložiek sústavy. Označuje sa symbolom $X$. Používa sa najmä v priemyselnej chémii a väčšinou len pri dvojzložkových sústavách. Všeobecne pre relatívny molový zlomok zložky A platí:

$X=\frac{n_A}{\sum n-n_A}$

Teda pre zmes tvorenú zložkami A a B platí:

$X_A=\frac{n_A}{n_B}{X}_B=\frac{n_B}{n_A}$

Relatívna koncentrácia

V podstate ide o klasickú látkovú koncentráciu, ale takto vyjadrená koncentrácia je bezrozmerná. Relatívnu koncentráciu zložky A značíme [A] (analogicky pre KCl — [KCl]). Pre relatívnu koncentráciu zložky A platí:

$[A]=\frac{c_A}{c{}_A^0}c{}_A^0=1\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\mathrm{d}{\mathrm{m}}^{\mathrm{-}\mathrm{3}}$

Hodnota relatívnej koncentrácie sa rovná hodnote bežnej látkovej koncentrácie (delíme len číslom 1 a rozmerom $\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\mathrm{d}{\mathrm{m}}^{\mathrm{-}\mathrm{3}}$). Používať tento spôsob vyjadrenia koncentrácie je výhodné, ak vykonávame s koncentráciou rôzne matematické úpravy (logaritmovanie etc.) — odpadajú starosti s rozmerom $\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\mathrm{d}{\mathrm{m}}^{\mathrm{-}\mathrm{3}}$.