Concentrație volumică

Concentrația volumică este o mărime fizică care indică componența unui amestec prin câtul dintre volumul componentului și volumul amestecului sau soluției.

$\phi (\text{component})=\frac{V(\text{component})}{V(\mathrm{s}\mathrm{o}\mathrm{l}\mathrm{u}\mathrm{t}\mathrm{i}\mathrm{e})}$

Este o mărime folosită pentru soluțiile neideale la care se produce contracție sau dilatare de volum la amestecarea componenților. Un exemplu foarte cunoscut îl constituie amestecurile lichide apă-etanol.

Relațiile cu mărimi similare

Tabelul următor prezintă relațiile de transformare între mărimile care exprimă compoziția amestecurilor sau soluțiilor.

Relații ale concentrației volumice σ_i cu alte mărimi pentru compoziție

	Masă	Cantitate de substanță	Număr de particule	Volum
fracție	fracție masică w	fracție molară x	fracție a numărului de particule X	fracție volumică φ
	${\sigma }_i=w_i\cdot \frac{\rho }{{\rho }_i^0}$	${\sigma }_i=\frac{x_i\cdot M_i}{\sum _{z=1}^Z(x_z\cdot M_z)}\cdot \frac{\rho }{{\rho }_i^0}$	${\sigma }_i=\frac{X_i\cdot M_i}{\sum _{z=1}^Z(X_z\cdot M_z)}\cdot \frac{\rho }{{\rho }_i^0}$	${\sigma }_i=\frac{{\phi }_i\cdot \rho }{\sum _{z=1}^Z({\phi }_z\cdot {\rho }_z^0)}$
concentrație	concentrație masică β	concentrație molară c	concentrație a numărului de particule C	concentrație volumică σ
	${\sigma }_i=\frac{{\rho }_i}{{\rho }_i^0}$	${\sigma }_i=\frac{c_i\cdot M_i}{{\rho }_i^0}$	${\sigma }_i=\frac{C_i\cdot M_i}{N_{\mathrm{A}}\cdot {\rho }_i^0}$	${\sigma }_i$
raport	raport masic ζ	raport molar r	raport al numărului de particule R	raport volumic ψ
	${\sigma }_i=\frac{1}{\sum _{z=1}^Z{\zeta }_{zi}}\cdot \frac{\rho }{{\rho }_i^0}$	${\sigma }_i=\frac{M_i}{\sum _{z=1}^Z(r_{zi}\cdot M_z)}\cdot \frac{\rho }{{\rho }_i^0}$	${\sigma }_i=\frac{M_i}{\sum _{z=1}^Z(R_{zi}\cdot M_z)}\cdot \frac{\rho }{{\rho }_i^0}$	${\sigma }_i={\psi }_{ij}\cdot {\sigma }_j=\frac{\rho }{\sum _{z=1}^Z({\psi }_{zi}\cdot {\rho }_z^0)}$
cât cantitate de substanță/masă	molalitate b
	${\sigma }_i=b_i\cdot M_i\cdot \frac{{\rho }_j}{{\rho }_i^0}\cdot {\sigma }_j$ (i = solut, j = solvent)
	cantitate de substanță parțială specifică q
	${\sigma }_i=q_i\cdot M_i\cdot \frac{\rho }{{\rho }_i^0}$

Suma concentrațiilor volumice ale componenților unei soluții

Suma concentrațiilor volumice ale componenților unei soluții este egală raportului dintre suma volumelor componenților și volumul amestecului:

${\sigma }_i+{\sigma }_j=\frac{V_{\mathrm{\Sigma }}}{V}$

	${\sigma }_i\text{ vs. }{\phi }_i$	$V^{\mathrm{E}}=V-V_{\mathrm{\Sigma }}$	$\sum _{z=1}^Z{\sigma }_z=\frac{V_{\mathrm{\Sigma }}}{V}=\frac{{\sigma }_i}{{\phi }_i}$
Contracție de volum	${\sigma }_i>{\phi }_i$	$<0$	$>1$
Soluție ideală	${\sigma }_i={\phi }_i$	$=0$	$=1$
Dilatare de volum	${\sigma }_i<{\phi }_i$	$>0$	$<1$

σ_i = concentrația volumică a componentului i
φ_i = fracție volumică a componentului i
V^E = volumul exces al amestecului
V = volumul amestecului
V₀ = Suma volumelor tuturor componenților amestecului înainte de amestecare)

Exemplul unui amestec apă-etanol (la 20 °C) format prin amestecarea de volume egale de apă și etanol relevă:

$V_i=V_j\iff {\psi }_{ij}=\frac{V_i}{V_j}=1\iff {\phi }_i=\frac{V_i}{V_i+V_j}={\phi }_j=\frac{V_j}{V_i+V_j}=0,5=50\mathrm{\%}$

Cu densitățile componenților puri ai amestecului la 20 °C urmează pentru concentrațiile volumice ale etanolului și apei (în cazul particular al egalității volumelor amestecate) la această temperatură:

${\sigma }_i=\frac{{\phi }_i\cdot \rho }{{\phi }_i\cdot {\rho }_i+{\phi }_j\cdot {\rho }_j}={\sigma }_j=\frac{{\phi }_j\cdot \rho }{{\phi }_i\cdot {\rho }_i+{\phi }_j\cdot {\rho }_j}=\frac{0,5\cdot 0,9266\mathrm{g}/\mathrm{c}{\mathrm{m}}^{\mathrm{3}}}{0,5\cdot 0,7893\mathrm{g}/\mathrm{c}{\mathrm{m}}^{\mathrm{3}}+0,5\cdot 0,9982\mathrm{g}/\mathrm{c}{\mathrm{m}}^{\mathrm{3}}}=0,5184$

Concentrațiile volumice sunt mai mari decât fracțiile volumice, există contracție de volum după amestecare.

${\sigma }_i+{\sigma }_j=\frac{V_{\mathrm{\Sigma }}}{V}\approx 1,037\text{exprimat ca raport invers}\frac{V}{V_{\mathrm{\Sigma }}}\approx 0,965$

Vezi și

• Fracție volumică
• Alcoolmetru
• Raport volumic

Legături externe

• http://www.legex.ro/Ordin-400-28.11.2001-26411.aspx