La concentrazione di un componente in una miscela è una grandezza che esprime il rapporto tra la quantità del componente rispetto alla quantità totale di tutti i componenti della miscela (compreso il suddetto componente), o, in alcuni modi di esprimerla, del componente più abbondante.
Nel caso specifico di una soluzione (che è un tipo particolare di miscela), la concentrazione di un determinato soluto nella soluzione esprime il rapporto tra la quantità del soluto rispetto alla quantità totale di soluzione, o, in alcuni modi di esprimerla, del solo solvente (ad esempio molalità).
Quando la sostanza in esame ha una concentrazione molto elevata nella miscela, si parla in genere di purezza; se non è diversamente specificato, la purezza viene intesa come la percentuale in peso della sostanza in esame rispetto al peso totale della miscela. Ad esempio se un campione di 100 grammi di argento presenta una purezza del 99,9% vuol dire che tale campione contiene 99,9 grammi di argento e 0,1 grammi di altre sostanze (dette impurezze).
La densità in soluzione \({\displaystyle \rho _{i}}\) indica il rapporto tra la massa del soluto \({\displaystyle m_{i}}\) rispetto al volume dell'intera soluzione \({\displaystyle V}\):
La densità in soluzione si esprime in kg/m3 (pari a g/L).
La molarità (o concentrazione molare) \({\displaystyle c_{i}}\) si definisce come il rapporto del numero di moli del soluto \({\displaystyle n_{i}}\) rispetto al volume della soluzione \({\displaystyle V}\) in litri:
L'unità di misura della molarità sono i kmol/m3 (che, si ricorda, equivalgono a mol/L, a loro volta pari a mol/dm3).
La densità di numero \({\displaystyle C_{i}}\) indica il numero di determinati oggetti \({\displaystyle N_{i}}\) per unità di volume \({\displaystyle V}\):
La densità di numero è misurata in 1/m3.
La percentuale in volume \({\displaystyle \phi _{i}}\) corrisponde ai millilitri (mL) di soluto \({\displaystyle V_{i}}\) disciolti in 100 millilitri di soluzione \({\displaystyle V}\):
Trattandosi di una grandezza adimensionale, la percentuale in volume è definita da un numero o da una percentuale (per esempio, 0,18 o 18%).
La normalità indica il numero di equivalenti di un soluto disciolti in un litro di soluzione. Si calcola con la formula:[2]
Questa grandezza oggi è abolita sia dalla IUPAC che dal Sistema Internazionale, ma si continua comunque a farne uso.
La molalità \({\displaystyle b_{i}}\), da non confondersi con la molarità, è definita come il rapporto tra il numero di moli del soluto \({\displaystyle n_{i}}\) e la massa del solvente \({\displaystyle m_{\mathrm {solvente} }}\) espressa in chilogrammi (non la massa della soluzione).
La molalità si esprime, quindi, in mol/kg.
La frazione molare \({\displaystyle r_{i}}\) è definita come il rapporto della quantità di sostanza della specie chimica in questione \({\displaystyle n_{i}}\) e la quantità di sostanza di tutte le specie presenti nella miscela:
Il rapporto di mescolanza \({\displaystyle r_{i}}\) è il rapporto tra la massa \({\displaystyle m_{v}}\) di vapore acqueo e la massa \({\displaystyle m_{d}}\) d'aria secca contenute in una certa massa d'aria umida:
La frazione ponderale (della massa) \({\displaystyle w_{soluto}}\) definita come il rapporto tra la massa della specie chimica in questione e la massa totale della miscela.
Trattandosi di una grandezza adimensionale, la percentuale in massa è definita da un numero o da una percentuale (per esempio, 0,23 o 23%).
| Tipo di concentrazione | Simbolo | Definizione | Unità di misura | Altre unità |
|---|---|---|---|---|
| percentuale massa/volume | \({\displaystyle \rho _{i}}\) o \({\displaystyle \gamma _{i}}\) | \({\displaystyle m_{i}/V}\) | kg/m3 | g/100mL (= g/dL) |
| concentrazione molare | \({\displaystyle c_{i}}\) | \({\displaystyle n_{i}/V}\) | mol/m3 | M (= mol/L) |
| densità di numero | \({\displaystyle C_{i}}\) | \({\displaystyle N_{i}/V}\) | 1/m3 | 1/cm3 |
| percentuale in volume | \({\displaystyle \phi _{i}}\) | \({\displaystyle V_{i}/V}\) | m3/m3 | %, ‰, ppm, ppb, ppt |
| Quantità relative | Simbolo | Definizione | Unità di misura | Altre unità |
| normalità | \({\displaystyle N}\) | \({\displaystyle c_{i}/f_{\mathrm {eq} }}\) | mol/m3 | N (= mol/L) |
| molalità | \({\displaystyle b_{i}}\) | \({\displaystyle n_{i}/m_{\mathrm {solvente} }}\) | mol/kg | |
| frazione molare | \({\displaystyle x_{i}}\) | \({\displaystyle n_{i}/n_{\mathrm {tot} }}\) | mol/mol | ppm, ppb, ppt |
| rapporto di mescolanza | \({\displaystyle r_{i}}\) | \({\displaystyle n_{i}/(n_{\mathrm {tot} }-n_{i})}\) | mol/mol | ppm, ppb, ppt |
| frazione massica | \({\displaystyle w_{i}}\) | \({\displaystyle m_{i}/m_{\mathrm {tot} }}\) | kg/kg | %, ‰, ppm, ppb, ppt |
Nel caso di soluzioni acquose (per cui la densità è prossima all'unità) si assimila la concentrazione (in massa sul volume) in g/L a concentrazione per mille (‰). Questa notazione è usata, ad esempio, nel settore enologico (i disciplinari impiegano la concentrazione per mille per designare l'acidità o l'estratto secco nel vino)[3].
Notazione complementare alla % è il rapporto relativo soluto:miscela[4] (in peso o volume) con notazione Qsoluto : Qmiscela (es. rapporto zucchero-bevanda 3:100).
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, a cura di Enzo Sebastiani, Milano, Casa editrice ambrosiana, 1979, ISBN 88-408-0051-4., su Enciclopedia Britannica, Encyclopædia Britannica, Inc. | Controllo di autorità | GND (DE) 4125568-9 |
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