Massaviy ulush nima

Konsentratsiya yoki ulush komponentning aralashmadagi miqdorini butun aralashmaga nisbatan son jihatidan ifodalovchi kattalik.

IUPAK tomonidan konsentratsiya tushunchasi komponent uchun to‘rtta kattalik sifatida ta’riflanadi: komponentning molyar miqdori yoki zarrachalar sonining, uning massasining yoki hajmining faqat eritma hajmiga nisbati (odatdagi o‘lchov birliklari mos ravishda mol/l, l⁻¹, g/l va o‘lchamsiz kattalik). Ulush deb IUPAK komponentning bir xil turdagi uch kattalikdan biri — massa, hajm yoki modda miqdorining umumiy kattalikka o‘lchamsiz nisbatini ataydi. Biroq kundalik amaliyotda «konsentratsiya» atamasi hajmiy ulush bo‘lmagan boshqa ulushlar, shuningdek, IUPAK ta’riflamagan nisbatlar uchun ham qo‘llanadi. Har ikkala atama barcha turdagi aralashmalarga, jumladan, mexanik aralashmalarga nisbatan ishlatilishi mumkin, lekin ko‘pincha eritmalarga.

Konsentratsiyani matematik ifodalashning bir necha turi mavjud: massaviy konsentratsiya, molyar konsentratsiya, zarrachalar konsentratsiyasi va hajmiy konsentratsiya.

Qizil bo‘yoq solingan bu stakanlar konsentratsiyaning sifat jihatidan qanday o‘zgarishini ko‘rsatadi. Chapdagi eritmalar o‘ngdagi konsentratsiyasi yuqoriroq eritmalarga nisbatan ko‘proq suyultirilgan.

Massaviy ulush

Ta’rifi	Komponentning massaviy ulushi — shu komponent massasining barcha komponentlar massalari yig‘indisiga nisbati.
Belgilanishi	$w$ — IUPAK tavsiyasiga ko‘ra. $\omega$ — rus tilidagi adabiyotlarda ko‘proq uchraydi. Texnik adabiyotlarda: ${\bar {x}}$ — suyuq aralashmaning massaviy ulushi uchun ${\bar {y}}$ — gaz aralashmasining massaviy ulushi uchun
O‘lchov birliklari	ulushlar, %_massa (qiymatni %_massa foizida ifodalash uchun ko‘rsatilgan ifodani 100 % ga ko‘paytirish kerak)
Formula	$\omega _{\mathrm {B} }={\frac {m_{\mathrm {B} }}{m}}$ bu yerda: ω_B — B komponentning massaviy ulushi m_B — B komponentning massasi; $m$ — aralashmadagi barcha komponentlarning umumiy massasi.

Ikki komponentli eritmalarda ko‘pincha (funksional) bir qiymatli bog‘liqlik eritma zichligi bilan uning konsentratsiyasi o‘rtasida (ma’lum haroratda) mavjud. Bu muhim eritmalarning konsentratsiyasini amalda densimetr (spirtometr, saxarimetr, laktometr) yordamida aniqlash imkonini beradi. Ayrim areometrlar zichlik qiymatlari bo‘yicha emas, bevosita eritma konsentratsiyasi (spirt, yog‘ning sutdagi ulushi, shakar) bo‘yicha darajalangan. Shuni hisobga olish kerakki, ayrim moddalar eritmasining zichlik egri chizig‘i maksimumga ega bo‘ladi. Bunday holatda ikkita o‘lchov o‘tkaziladi: bevosita va eritma biroz suyultirilgandan keyin.

Ba’zan (masalan, sulfat kislotaning akkumulyator batareyalari elektrolitidagi konsentratsiyasini ifodalashda) faqat zichlikdan foydalaniladi. Eritmalar konsentratsiyasini aniqlash uchun areometrlar (densimetrlar, zichlik o‘lchagichlar) keng qo‘llanadi.

Hajmiy ulush

Ta’rifi	Hajmiy ulush — komponent hajmining aralashtirishdan oldingi barcha komponentlar hajmlari yig‘indisiga nisbati.
Belgilanishi	$\phi _{\mathrm {B} }$
O‘lchov birliklari	birlik ulushlari, %_hajm (IUPAK % belgisidan keyin qo‘shimcha izoh qo‘yishni tavsiya etmaydi %)
Formula	$\phi _{\mathrm {B} }={\frac {V_{\mathrm {B} }}{\sum V_{i}}}$ , bu yerda: $\phi _{\mathrm {B} }$ — B komponentning hajmiy ulushi, V_B — B komponentning hajmi; $\sum V_{i}$ — aralashtirishdan oldingi barcha komponentlar hajmlarining yig‘indisi.

Suyuqliklar aralashtirilganda ularning umumiy hajmi kamayishi mumkin. Shu sababli komponentlar hajmlari yig‘indisini aralashma hajmi bilan almashtirmaslik kerak.

Ma’lum moddalar eritmalarining konsentratsiyasini aniqlashga mo‘ljallangan areometrlar mavjud. Bunday areometrlarning shkalasi zichlik qiymatlari bo‘yicha emas, bevosita eritma konsentratsiyasi bo‘yicha darajalangan. Keng qo‘llanadigan etil spirti eritmalarining konsentratsiyasi odatda hajmiy foizlarda ifodalanganligi sababli, bunday areometrlarning nomi spirtomerlar yoki andrometrlar.

Molyarlik (molyar hajmiy konsentratsiya)

Ta’rifi	Molyarlik — aralashmaning birlik hajmiga to‘g‘ri keladigan komponent modda miqdori (mol soni).
Belgilanishi	IUPAK tavsiyasiga ko‘ra, $c$ yoki $[B]$ harfi bilan belgilanadi; bunda B — konsentratsiyasi ko‘rsatilayotgan modda.
O‘lchov birliklari	Xalqaro SI birliklar tizimida — mol/m³. Amalda ko‘proq mol/l yoki mmol/l ishlatiladi. «Molyarlik» birligi bilan ifodalash ham uchraydi. Molyar konsentratsiyani M belgisi bilan ifodalash ham mumkin. Masalan, konsentratsiyasi 0,5 mol/l bo‘lgan eritma 0,5 molyarli deb ataladi va «0,5 M» deb yoziladi. Sonlardan keyin «mol» xuddi «sm», «kg» va shu kabi birliklar singari kelishik bo‘yicha o‘zgartirilmasdan yoziladi.
Formula	${c_{\mathrm {B} }}={\frac {n_{\mathrm {B} }}{V}}$ , bu yerda: $n_{\mathrm {B} }$ — modda miqdori komponentniki, mol; V — aralashmaning umumiy hajmi, l

Normal konsentratsiya (ekvivalentning molyar konsentratsiyasi, «normallik»)

Ta’rifi	Normal konsentratsiya — aralashmadagi moddaning ekvivalentlari sonining 1 litr aralashmaga nisbati.
Belgilanishi	$C_{N}(B)$ , $C_{H}(B)$ , $c(f_{eq}~\mathrm {B} )$
O‘lchov birliklari	Normal konsentratsiya mol-ekv/l yoki g-ekv/l birliklarida (ekvivalentlar moli nazarda tutiladi) ifodalanadi. Bunday eritmalar konsentratsiyasini yozish uchun «n» yoki «N» qisqartmalari qo‘llanadi. Masalan, 0,1 mol-ekv/l konsentratsiyali eritma detsinormal deb ataladi va 0,1 n tarzida yoziladi.
Formula	$c(f_{eq}~\mathrm {B} )=c{\big (}(1/z)~\mathrm {B} {\big )}=z\cdot c_{\mathrm {B} }=z\cdot {\frac {n_{\mathrm {B} }}{V}}={\frac {1}{f_{eq}}}\cdot {\frac {n_{\mathrm {B} }}{V}}$ , bu yerda: $n_{\mathrm {B} }$ — modda miqdori komponentniki, mol; $V$ — aralashmaning umumiy hajmi, litr; $z$ — ekvivalentlik soni (ekvivalentlik omili $f_{eq}=1/z$ ).

Normal konsentratsiya modda ishtirok etadigan reaksiyaga bog‘liq bo‘lishi mumkin. Masalan, bir molyarli H₂SO₄ eritmasi ishqor bilan reaksiyaga kirishib, bir normal holatda kaliy gidrosulfat KHSO₄ hosil qiladi; ikki normal holatdagi reaksiya mahsuloti esa K₂SO₄.

Mol (molyar) ulushi

Ta’rifi	Mol ulushi — muayyan komponent mollari sonining barcha komponentlar mollari umumiy soniga nisbati.
Belgilanishi	IUPAK mol ulushini $x$ (gazlar uchun esa $y$ ) harfi bilan belgilashni tavsiya etadi; adabiyotlarda yana $\chi$ , $X$ .
O‘lchov birliklari	Birlik ulushlari yoki %_mol (IUPAK foiz belgisidan keyin qo‘shimcha belgi qo‘yishni tavsiya etmaydi %)
Formula	$x_{\mathrm {B} }={\frac {n_{\mathrm {B} }}{\sum n_{i}}}$ , bu yerda: $x_{\mathrm {B} }$ — B komponentning mol ulushi; $n_{\mathrm {B} }$ — B komponentning modda miqdori, mol; $\sum n_{i}$ — barcha komponentlar modda miqdorlarining yig‘indisi.

Mol ulushi, masalan, havoning ifloslanish darajasini miqdoriy ifodalash uchun qo‘llanishi mumkin. Bunda u ko‘pincha milliondan bir ulush (ppm — ingl. parts per million) birligida ifodalanadi. Biroq boshqa o‘lchamsiz kattaliklarda bo‘lgani kabi, chalkashliklarning oldini olish uchun berilgan qiymat aynan qaysi kattalikka tegishli ekanini ko‘rsatish kerak.

Molyallik (massaga nisbatan molyar konsentratsiya, molyar konsentratsiya)

Ta’rifi	Molyal konsentratsiya (molyallik, massaga nisbatan molyar konsentratsiya) — 1000 g erituvchiga to‘g‘ri keladigan erigan modda miqdori (mol soni).
Belgilanishi	$m$
O‘lchov birliklari	mol/kg «Molyallik» orqali ifodalash ham keng tarqalgan. Masalan, konsentratsiyasi 0,5 mol/kg bo‘lgan eritma 0,5 molyalli deb ataladi.
Formula	${m_{\mathrm {B} }}={\frac {n_{\mathrm {B} }}{m_{\mathrm {A} }}}$ , bu yerda: $n_{\mathrm {B} }$ — erigan modda miqdori, mol; $m_{\mathrm {A} }$ — erituvchining massasi, kg.

Nomlari o‘xshash bo‘lishiga qaramay, molyar konsentratsiya va molyallik turli kattaliklardir. Molyar konsentratsiyadan farqli ravishda, molyallik orqali ifodalashda hisob eritma hajmiga emas, erituvchi massasiga nisbatan olib boriladi. Molyallik molyar konsentratsiyadan farqli ravishda haroratga bog‘liq emas.

Massaviy konsentratsiya (titr)

Ta’rifi	Massaviy konsentratsiya — erigan modda massasining eritma hajmiga nisbati.
Belgilanishi	$\gamma$ yoki $\rho$ — IUPAK tavsiyasiga ko‘ra. $T$ — analitik kimyoda
O‘lchov birliklari	ulushlar, %_massa (qiymatni %_massa foizida ifodalash uchun ko‘rsatilgan ifodani 100 % ga ko‘paytirish kerak)
Formula	$\rho _{\mathrm {B} }={\frac {m_{\mathrm {B} }}{V}}$ , bu yerda: $m_{\mathrm {B} }$ — erigan moddaning massasi; $V$ — eritmaning umumiy hajmi;

Analitik kimyoda titr tushunchasidan erigan yoki aniqlanayotgan modda bo‘yicha foydalaniladi (belgilanishi: $T$ ).

Zarrachalar konsentratsiyasi


Ta’rifi	Zarrachalar konsentratsiyasi — N zarrachalar sonining ular joylashgan hajm V ga nisbati.
Belgilanishi	$C$ — IUPAK tavsiyasiga ko‘ra. Ko‘pincha $n$ belgisi ham uchraydi (modda miqdori bilan adashtirmaslik kerak).
O‘lchov birliklari	m⁻³ — SI tizimida; l⁻¹
Formula	$C_{\mathrm {B} }={\frac {N_{\mathrm {B} }}{V}}={\frac {n_{\mathrm {B} }\cdot N_{\mathrm {A} }}{V}}=c_{\mathrm {B} }\cdot N_{\mathrm {A} }$ , bu yerda: $N_{\mathrm {B} }$ — zarrachalar soni, $V$ — hajm, ${\mathrm {n} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{\mathrm {B} }}}$ — B moddaning miqdori, $N_{\mathrm {A} }$ — Avogadro doimiysi, $c_{\mathrm {B} }$ — B ning molyar konsentratsiyasi.

Og‘irlik-hajm (massa-hajm) foizlari

Ba’zan «massa-hajm foizlari» deb ataladigan ifoda qo‘llanadi. U moddaning massaviy konsentratsiyasiga mos keladi, bunda g/(100 ml) o‘lchov birligi foiz belgisi bilan almashtiriladi. Bu usul, masalan, moddaning molyar massasi noma’lum bo‘lganda yoki aralashmaning tarkibi aniqlanmagan holatda spektrofotometriyada, shuningdek, an’anaga ko‘ra farmakopeya tahlilida ishlatiladi. Massa va hajm turli o‘lchamlilikka ega bo‘lgani sababli ularning nisbatini foizlarda ifodalash rasman to‘g‘ri emas. Shuningdek, Xalqaro og‘irliklar va o‘lchovlar byurosi hamda IUPAK o‘lchov birliklariga qo‘shimcha belgilashlar (masalan, massaviy ulushni ifodalash uchun «% (m/m)») qo‘shishni tavsiya etmaydi.

Konsentratsiyani ifodalashning boshqa usullari

Muayyan fan yoki texnologiya sohalarida keng qo‘llanadigan boshqa konsentratsiya ifodalash usullari ham mavjud. Masalan, laboratoriya amaliyotida kislota eritmalarini tayyorlashda ko‘pincha konsentrlangan kislotaning bir hajmiy qismiga suvning nechta hajmiy qismi to‘g‘ri kelishi ko‘rsatiladi (masalan, 1:3). Ba’zan massalar nisbati (erigan modda massasining erituvchi massasiga nisbati) va hajmlar nisbati (xuddi shunday, eritilayotgan modda hajmining erituvchi hajmiga nisbati) ham ishlatiladi.

Eritmalar konsentratsiyasini ifodalash usullarining qo‘llanishi va xususiyatlari

Molyallik, massaviy ulush va mol ulushi hajm qiymatlariga bog‘liq emas. Shu sababli bu usullarda ifodalangan eritma konsentratsiyasi harorat o‘zgarganda o‘zgarmaydi. Molyarlik, hajmiy ulush, titr va normallik esa harorat o‘zgarishi bilan o‘zgaradi, chunki bunda eritmalarning zichligi o‘zgaradi. Eritmalarning qaynash harorati oshishi va muzlash harorati pasayishi formulalarida aynan molyallik qo‘llanadi.

Eritma konsentratsiyasini ifodalashning turli usullari har xil sohalarda, kerakli konsentratsiyadagi eritmalarni tayyorlash va ulardan foydalanish qulayligiga qarab qo‘llanadi. Masalan, analitik kimyoda titr eritmaning hajmiy tahlili (titrimetrik tahlil) va shu kabilar uchun qulaydir.

Konsentratsiya ifodalarini bir-biriga aylantirish formulalari

Tanlangan formulaga qarab, aylantirishdagi xatolik nolga teng bo‘lishi yoki verguldan keyingi muayyan xonagacha yetishi mumkin.

Molyarlikdan normallikka o‘tish

${c((1/z)~\mathrm {B} )}={c_{\mathrm {B} }}\cdot {z}$ ,

bu yerda:

${c_{\mathrm {B} }}$ — molyar konsentratsiya, mol/l;
$z$ — ekvivalentlik soni.

Molyarlikdan titrga o‘tish

${T}={c_{\mathrm {B} }}\cdot {M}$ , bu yerda:

${c_{\mathrm {B} }}$ — molyar konsentratsiya;
$M$ — erigan moddaning molyar massasi.

Agar molyar konsentratsiya mol/l, molyar massa esa g/mol birliklarida ifodalansa, natijani g/ml da olish uchun ifodani 1000 ml/l ga bo‘lish kerak.

Massaviy ulushdan molyarlikka o‘tish

$c_{\mathrm {B} }={\frac {\rho \cdot \omega _{\mathrm {B} }}{M(\mathrm {B} )}}$ ,

bu yerda:

$c_{\mathrm {B} }$ — B moddaning molyar konsentratsiyasi
$\rho$ — eritma zichligi;
$\omega _{\mathrm {B} }$ — B moddaning massaviy ulushi;
$M(\mathrm {B} )$ — B moddaning molyar massasi.

Agar eritma zichligi g/ml, molyar massa esa g/mol birliklarida ifodalansa, natijani mol/l da olish uchun ifodani 1000 ml/l ga ko‘paytirish kerak. Agar massaviy ulush foizlarda berilgan bo‘lsa, ifodani yana 100 % ga bo‘lish lozim.

Massaviy ulushdan titrga o‘tish

${T}={\rho }\cdot {\omega }$ ,

bu yerda:

$\rho$ — eritma zichligi, g/ml;
$\omega$ — erigan moddaning massaviy ulushi (1 ga nisbatan ulush ko‘rinishida);

Molyallikdan molyarlikka o‘tish

${c_{\mathrm {B} }}=m_{\mathrm {B} }{\frac {\mathrm {m} (A)}{V}}$

bu yerda:

$m_{\mathrm {B} }$ — molyallik,
$\mathrm {m} (A)$ — erituvchi massasi,
$V$ — eritmaning umumiy hajmi,

Molyallikdan mol ulushiga o‘tish

$x_{\mathrm {B} }={\frac {m_{\mathrm {B} }}{m_{\mathrm {B} }+{\frac {1}{M(\mathrm {A} )}}}}$ ,

bu yerda:

$m_{\mathrm {B} }$ — molyallik,
$M(\mathrm {A} )$ — erituvchining molyar massasi.

Agar molyallik mol/kg, erituvchining molyar massasi esa g/mol birliklarida ifodalansa, maxrajdagi qo‘shiluvchilarning o‘lchov birliklari bir xil bo‘lishi uchun formuladagi birni 1000 g/kg ko‘rinishida ifodalash kerak.

Umumlashtiruvchi jadval

			ω_B	φ_B	x_B	c_B	C_B	m_B	T_B
Massaviy ulush	g/g	ω_B	$\omega _{\mathrm {B} }={\frac {\mathrm {m} (B)}{\mathrm {m} }}$	$\omega _{\mathrm {B} }=\phi _{\mathrm {B} }{\frac {\rho (B)}{\rho }}$	$\omega _{B}={\frac {1}{{\frac {M_{\mathrm {A} }}{M_{\mathrm {B} }}}({\frac {1}{x_{\mathrm {B} }}}-1)+1}}$	$\omega _{B}={\frac {M_{B}\cdot c_{\mathrm {B} }}{\rho }}$	$\omega _{B}={\frac {M_{B}\cdot c_{\mathrm {B} }}{\rho \cdot N_{A}}}$	$\omega _{\mathrm {B} }={\frac {m_{\mathrm {B} }}{m_{\mathrm {B} }+{\frac {1}{M_{B}}}}}$	$\omega _{B}={\frac {T_{B}}{\rho }}$
Hajmiy ulush	l/l	φ_B	$\phi _{\mathrm {B} }={\frac {\omega _{B}}{\rho (B)/\rho }}$	$\phi _{\mathrm {B} }={\frac {V_{\mathrm {B} }}{V}}$
Mol ulushi	mol/mol	x_B	$x_{\mathrm {B} }={\frac {1}{{\frac {M_{\mathrm {B} }}{M_{\mathrm {A} }}}({\frac {1}{\omega _{B}}}-1)+1}}$		$x_{\mathrm {B} }={\frac {n_{\mathrm {B} }}{n}}$	$x_{\mathrm {B} }={\frac {c_{\mathrm {B} }\cdot V}{n}}$		$x_{\mathrm {B} }={\frac {m_{\mathrm {B} }}{m_{\mathrm {B} }+{\frac {1}{M_{A}}}}}$
Molyarlik	mol/l	c_B	$c_{\mathrm {B} }={\frac {\rho \cdot \omega _{B}}{M_{B}}}$		$c_{\mathrm {B} }={\frac {x_{\mathrm {B} }\cdot n}{V}}$	${c_{\mathrm {B} }}={\frac {n_{\mathrm {B} }}{V}}$		${c_{\mathrm {B} }}=m_{\mathrm {B} }{\frac {\mathrm {m} (A)}{V}}$
Normallik	mol-ekv/l	c((1/z) B)	$c((1/z)~\mathrm {B} )={\frac {\rho \cdot \omega _{B}}{M_{B}}}\cdot z$			${c((1/z)~\mathrm {B} )}={c_{\mathrm {B} }}\cdot {z}$
Zarrachalar konsentratsiyasi	1/l	C_B	$C_{\mathrm {B} }={\frac {\rho \cdot \omega _{B}}{M_{B}}}\cdot N_{A}$			$C_{\mathrm {B} }=c_{\mathrm {B} }\cdot N_{\mathrm {A} }$	$C_{\mathrm {B} }={\frac {N_{\mathrm {B} }}{V}}$
Molyallik	mol/kg_erituvchi	m_B	$m_{\mathrm {B} }={\frac {\omega _{B}}{M_{B}(1-\omega _{B})}}$					${m_{\mathrm {B} }}={\frac {n_{\mathrm {B} }}{\mathrm {m} (A)}}$
Titr	g/ml	T_B	${T_{B}}={\rho }\cdot {\omega _{B}}$			${T_{B}}={c_{\mathrm {B} }}\cdot {M}$			$T_{\mathrm {B} }={\frac {\mathrm {m} (B)}{V}}$