Измерение концентрации. Измерения в химическом анализе. Концентрация. Правильность результатов химического анализа, страница 9

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

XA=  ———————————————————————————  =      ---------               ---   Суммарное количество компонентов смеси                         ( ∑ni)               N ,

 

 где п — число молей.

Молярная доля          компонента А может быть   выражена       в процентах:

х*A = хA 100%.

Объемная доля компонета   А:

 


                        Объем компонента  в  смеси                           L3

XA     =      -----------------------------------------------------------------------        =         ------------

                        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

Анализируемое вещество и его компоненты

Концентрация     компонентов

Массовая

доля, %

Молярная

доля, %

Объемная

доля, %

Золото (58 проба) Аu

58,3

31.1

39,3

Сu

41,7

68,9

60,7

Алюмо калиевые квасцы

2SO 4 * Al 2 (SO) 4)  3 * 24Н 20

К 2SO 4

18,4

3,8

10,5

Al 2 (SO 4) 3

36,1

3,8

20,2

Н 20

45,5

92,4

69,3

Дымный порох KNO 3

78,4

33,3

75 3

S

11,9

16,7

12,2

С

13,3

50,0

12,5

Спирто-водная смесь

С 2Н 5ОН

34,4

17,1

40,0

Н 20

65,6

82,9

60,0

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 A и МB для слу­чая двухкомпонентной   смеси, представленного в табл. 37), а также значения плотностей m ~ плотность смеси в табл. 37).

Таблица 37

           yB

            xB

          mB

   

                     CM, B

  yB

           yB  

           MB

  MA

 ----- + MB - MA

   xA

                1

     1000

    -------- + 1

    MBmB

            MB  CM , B

1000 pm

 xB

                 1

  MB(1 – yB)

     MyB

            xB

            1

  1000

 -------- + 1

MA mB

               MA

1000 pm

  ---------- + MA - MB

   CM , B

  mB

  1000 yB

  MB (1 – yB )

    1000 xB

  MA (1 – xA )

          mB

                 1

     pm            MB          

  --------  -   ---------

 CM , B        1000

 

CM , B

  1000 pm yB

          MB

      1000 pm

 MA (1 – xB )

 -------------- + MB

       xB

          pm

1           MB

----  +  ------

 mB      1000

           CM , B

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.