Molyar konsentratsiya nima

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

IYUPAK «konsentratsiya» deganda komponentga oid to‘rtta kattalikni tushunadi: komponentning molyar miqdori yoki zarrachalar soni, uning massasi yoxud hajmining faqat eritma hajmiga nisbati (odatda mos ravishda quyidagi o‘lchov birliklarida ifodalanadi: mol/l, l⁻¹, g/l va o‘lchamsiz kattalik). Ulush deb IYUPAK bir xil turdagi uchta kattalikdan biri — massa, hajm yoki modda miqdorining o‘lchamsiz nisbatini ataydi. Biroq kundalik amaliyotda «konsentratsiya» atamasi hajmiy ulush bo‘lmagan ulushlarga, shuningdek IYUPAK ta’riflamagan nisbatlarga nisbatan ham ishlatiladi. Har ikkala atama istalgan turdagi aralashmalarga, jumladan mexanik aralashmalarga, ammo eng ko‘p eritmalarga nisbatan qo‘llanadi.

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

Qizil bo‘yoq solingan bu stakanlar konsentratsiyadagi sifat o‘zgarishlarini ko‘rsatadi. Chapdagi eritmalar o‘ngdagi konsentratsiyasi yuqoriroq eritmalarga qaraganda suyultirilganroq.

Massaviy ulush

Ta’rifi	Komponentning massaviy ulushi — shu komponent massasining barcha komponentlar massalari yig‘indisiga nisbati.
Belgilanishi	$w$ — IYUPAK tavsiyalariga ko‘ra. $\omega$ — rus tilidagi adabiyotlarda ko‘proq qo‘llanadi. Texnik adabiyotlarda: ${\bar {x}}$ — suyuq aralashmaning massaviy ulushi uchun ${\bar {y}}$ — gaz aralashmasining massaviy ulushi uchun
O‘lchov birliklari	ulushlar, %_massa (quyidagi birlikda ifodalash uchun %_massa yuqoridagi 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 bir qiymatli (funksional) bog‘lanish eritma zichligi bilan uning konsentratsiyasi o‘rtasida (ma’lum haroratda) mavjud bo‘ladi. Bu muhim eritmalarning konsentratsiyasini amalda densimetr (spirtometr, saxarimetr, laktometr) yordamida aniqlash imkonini beradi. Ayrim areometrlar zichlik qiymatlari bo‘yicha emas, to‘g‘ridan-to‘g‘ri eritma konsentratsiyasi bo‘yicha darajalangan (spirt, yog‘ning sutdagi miqdori, shakar). Ayrim moddalar uchun eritma zichligining egri chizig‘i maksimumga ega bo‘lishini hisobga olish kerak. Bunday hollarda ikkita o‘lchash o‘tkaziladi: birinchisi bevosita, ikkinchisi eritma ozgina suyultirilgandan keyin.

Ko‘pincha konsentratsiyani (masalan, sulfat kislotaning aynan akkumulyator batareyalari elektrolitidagi konsentratsiyasini) ifodalash uchun shunchaki eritma zichligidan foydalaniladi. Keng tarqalgan areometrlar (densimetrlar, zichlik o‘lchagichlar) eritma konsentratsiyasini aniqlash uchun mo‘ljallangan.

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 (IYUPAK % belgisidan keyin qo‘shimcha belgilar 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. Shuning uchun komponentlar hajmlari yig‘indisini aralashmaning hajmi bilan almashtirib bo‘lmaydi.

Muayyan moddalar eritmalarining konsentratsiyasini aniqlashga mo‘ljallangan areometrlar ma’lum. Bunday areometrlarning shkalasi zichlik qiymatlari bo‘yicha emas, balki bevosita eritma konsentratsiyasi bo‘yicha darajalangan. Konsentratsiyasi odatda hajmiy foizlarda ifodalanadigan keng tarqalgan etil spirti eritmalari uchun bunday areometrlar «spirtometr» yoki «andrometr» deb ataladi.

Molyarlik (molyar hajmiy konsentratsiya)

Ta’rifi	Molyarlik — aralashmaning birlik hajmidagi komponentning modda miqdori (mol soni).
Belgilanishi	IYUPAK tavsiyasiga ko‘ra, molyarlik $c$ yoki $[B]$ bilan belgilanadi; bunda B — konsentratsiyasi ko‘rsatilayotgan modda.
O‘lchov birliklari	Xalqaro birliklar tizimida (SI) — mol/m³. Amalda ko‘proq mol/l yoki mmol/l ishlatiladi. Shuningdek, «molyarlik» bilan ifodalash ham qo‘llanadi. Molyar konsentratsiya uchun M belgisi ham ishlatiladi. Masalan, konsentratsiyasi 0,5 mol/l bo‘lgan eritma 0,5 molyar eritma deb ataladi va «0,5 M» shaklida yoziladi. Son ortidan «mol» so‘zi, xuddi «sm», «kg» kabi birliklar singari, kelishik qo‘shimchalarisiz yoziladi.
Formula	${c_{\mathrm {B} }}={\frac {n_{\mathrm {B} }}{V}}$ , bu yerda: $n_{\mathrm {B} }$ — komponentning modda miqdori, mol; V — aralashmaning umumiy hajmi, l

Normal konsentratsiya (ekvivalentning molyar konsentratsiyasi, «normallik»)

Ta’rifi	Normal konsentratsiya — ushbu moddaning ekvivalentlari sonining aralashmaning 1 litriga 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 bilan ifodalanadi (bunda ekvivalentlar moli nazarda tutiladi). Bunday eritmalar konsentratsiyasini yozishda «n» yoki «N» qisqartmalari ishlatiladi. Masalan, tarkibida 0,1 mol-ekv/l bo‘lgan eritma detsinormal deb ataladi va 0,1 n shaklida 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 komponentning, mol; $V$ — aralashmaning umumiy hajmi, litr; $z$ — ekvivalentlik soni (ekvivalentlik omili $f_{eq}=1/z$ ).

Normal konsentratsiya modda ishtirok etadigan reaksiyaga qarab o‘zgarishi mumkin. Masalan, bir molyar H₂SO₄ eritmasi ishqor bilan reaksiyaga kirishib kaliy gidrosulfati KHSO₄ hosil qilsa bir normal, kaliy sulfat hosil qiladigan reaksiyada esa ikki normal bo‘ladi; bunda hosil bo‘luvchi tuz — K₂SO₄.

Mol (molyar) ulushi

Ta’rifi	Mol ulushi — berilgan komponentning mol soni barcha komponentlarning umumiy mol soniga nisbati.
Belgilanishi	IYUPAK mol ulushini $x$ (gazlar uchun esa $y$ ) bilan belgilashni tavsiya qiladi. Adabiyotlarda $\chi$ , $X$ .
O‘lchov birliklari	Birlik ulushlari yoki %_mol (IYUPAK % belgisidan keyin qo‘shimcha belgilar 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 miqdori, mol; $\sum n_{i}$ — barcha komponentlarning modda miqdorlari yig‘indisi.

Mol ulushidan, masalan, havoning ifloslanish darajasini miqdoriy ifodalashda foydalanish mumkin. Bunda u ko‘pincha milliondan bir ulush (ppm — inglizcha parts per million) birliklarida ifodalanadi. Ammo boshqa o‘lchamsiz kattaliklar kabi, chalkashlikning oldini olish uchun ko‘rsatilgan qiymat qaysi kattalikka tegishli ekanini aniqlashtirish 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 moddaning miqdori (mol soni).
Belgilanishi	$m$
O‘lchov birliklari	mol/kg «Molyallik» bilan ifodalash ham keng tarqalgan. Masalan, konsentratsiyasi 0,5 mol/kg bo‘lgan eritma 0,5 molyal eritma deb ataladi.
Formula	${m_{\mathrm {B} }}={\frac {n_{\mathrm {B} }}{m_{\mathrm {A} }}}$ , bu yerda: $n_{\mathrm {B} }$ — erigan modda miqdori, mol; $m_{\mathrm {A} }$ — erituvchi massasi, kg.

Nomlari o‘xshash bo‘lsa-da, molyar konsentratsiya va molyallik turli kattaliklardir. Molyar konsentratsiyadan farqli ravishda, molyallik hisoblanganda eritma hajmi emas, erituvchi massasi asos qilib olinadi. Molyallik molyar konsentratsiyadan farqli o‘laroq haroratga bog‘liq emas.

Massaviy konsentratsiya (titr)

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

Kimyoning analitik sohasida «titr» tushunchasi erigan yoki aniqlanayotgan moddaga nisbatan ishlatiladi (belgisi — $T$ ).

Zarrachalar konsentratsiyasi


Ta’rifi	Zarrachalar konsentratsiyasi — N zarracha sonining ular joylashgan V hajmga nisbatidir
Belgilanishi	$C$ — IYUPAK tavsiyasiga ko‘ra. Shuningdek, $n$ belgisi ham tez-tez ishlatiladi (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 moddaning molyar konsentratsiyasi.

Massa–hajm foizlari

Ba’zan «massa–hajm foizlari» deb ataladigan usul qo‘llanadi. Bunda g/(100 ml) o‘lchov birligida ifodalangan moddaning massaviy konsentratsiyasi foiz belgisi bilan yoziladi. Bunday ifodalash usuli, masalan, moddaning molyar massasi noma’lum yoki aralashma tarkibi aniqlanmagan hollarda spektrofotometriyada, shuningdek an’anaga ko‘ra farmakopeya tahlilida qo‘llanadi. Massa va hajm turli o‘lchamli kattaliklar bo‘lgani uchun ularning nisbatini foizlarda ifodalash rasmiy jihatdan noto‘g‘ri. Bundan tashqari, Xalqaro o‘lchov va tarozilar byurosi va IYUPAK o‘lchov birliklariga qo‘shimcha belgilar (masalan, massaviy ulushni ko‘rsatishda «% (m/m)») qo‘shishni tavsiya etmaydi.

Konsentratsiyani ifodalashning boshqa usullari

Muayyan fan sohalari yoki texnologiyalarda keng qo‘llanadigan konsentratsiyani ifodalashning boshqa usullari ham mavjud. Masalan, laboratoriyada kislota eritmalarini tayyorlashda ko‘pincha konsentrlangan kislotaning bir hajmiy qismiga necha hajmiy qism suv to‘g‘ri kelishi ko‘rsatiladi (masalan, 1:3). Ba’zan massalar nisbati (erigan modda massasining erituvchi massasiga nisbati) va hajmlar nisbati (xuddi shunday, eriydigan modda hajmining erituvchi hajmiga nisbati) ham ishlatiladi.

Eritma konsentratsiyasini ifodalash usullarining qo‘llanishi va xususiyatlari

Molyallik, massaviy ulush va mol ulushini hisoblashda hajm qiymatlari ishlatilmagani sababli, harorat o‘zgarganda bu kattaliklar o‘zgarmaydi. Molyarlik, hajmiy ulush, titr va normallik esa harorat o‘zgarganda o‘zgaradi, chunki bunda eritmalarning zichligi ham o‘zgaradi. Eritmalarning qaynash haroratining ko‘tarilishi va muzlash haroratining pasayishi formulalarida aynan molyallik ishlatiladi.

Eritma konsentratsiyasini ifodalashning turli usullari ma’lum konsentratsiyadagi eritmalarni tayyorlash va qo‘llash qulayligiga qarab turli sohalarda ishlatiladi. Masalan, eritmaning titri analitik kimyoda hajmiy tahlil (titrimetrik tahlil) va shu kabi jarayonlar uchun qulay.

Konsentratsiya ifodalarini biridan boshqasiga o‘tkazish formulalari

Tanlangan formulaga qarab, o‘tkazishdagi xatolik noldan verguldan keyingi muayyan xonagacha o‘zgaradi.

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. Massaviy ulush foizlarda ifodalangan bo‘lsa, ifodani yana 100 % ga bo‘lish zarur.

Massaviy ulushdan titrga o‘tish

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

bu yerda:

$\rho$ — eritma zichligi, g/ml;
$\omega$ — erigan moddaning massaviy ulushi, 1 ga nisbatan ulushlarda;

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 ifodalangan bo‘lsa, maxrajdagi qo‘shiluvchilarning o‘lchov birliklari bir xil bo‘lishi uchun formuladagi birlikni 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	${T_{B}}={\rho }\cdot {\omega _{B}}$			${T_{B}}={c_{\mathrm {B} }}\cdot {M}$			$T_{\mathrm {B} }={\frac {\mathrm {m} (B)}{V}}$