Concentrație volumică

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

$\varphi ({\text{component}})={\frac {V({\text{component}})}{V(\mathrm {solutie} )}}$

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
	$\sigma _{i}=w_{i}\cdot {\frac {\rho }{\rho _{i}^{0}}}$	$\sigma _{i}={\frac {x_{i}\cdot M_{i}}{\sum _{z=1}^{Z}(x_{z}\cdot M_{z})}}\cdot {\frac {\rho }{\rho _{i}^{0}}}$	$\sigma _{i}={\frac {X_{i}\cdot M_{i}}{\sum _{z=1}^{Z}(X_{z}\cdot M_{z})}}\cdot {\frac {\rho }{\rho _{i}^{0}}}$	$\sigma _{i}={\frac {\varphi _{i}\cdot \rho }{\sum _{z=1}^{Z}(\varphi _{z}\cdot \rho _{z}^{0})}}$
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:

$\sigma _{i}+\sigma _{j}={\frac {V_{\Sigma }}{V}}$

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

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:

$V_{i}=V_{j}\ \Leftrightarrow \ \psi _{ij}={\frac {V_{i}}{V_{j}}}=1\ \Leftrightarrow \ \varphi _{i}={\frac {V_{i}}{V_{i}+V_{j}}}=\varphi _{j}={\frac {V_{j}}{V_{i}+V_{j}}}=0{,}5=50\ \%$

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:

$\sigma _{i}={\frac {\varphi _{i}\cdot \rho }{\varphi _{i}\cdot \rho _{i}+\varphi _{j}\cdot \rho _{j}}}=\sigma _{j}={\frac {\varphi _{j}\cdot \rho }{\varphi _{i}\cdot \rho _{i}+\varphi _{j}\cdot \rho _{j}}}={\frac {0{,}5\cdot 0{,}9266\ \mathrm {g/cm^{3}} }{0{,}5\cdot 0{,}7893\ \mathrm {g/cm^{3}} +0{,}5\cdot 0{,}9982\ \mathrm {g/cm^{3}} }}=0{,}5184$

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

$\sigma _{i}+\sigma _{j}={\frac {V_{\Sigma }}{V}}\approx 1{,}037\ \ {\text{exprimat ca raport invers}}\ \ {\frac {V}{V_{\Sigma }}}\approx 0{,}965$

Vezi și

• Fracție volumică
• Alcoolmetru
• Raport volumic

Legături externe

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