Koncentration

Se även koncentration (psykologi) samt koncentrering.

Ett exempel på koncentrationen av ett färgämne, med mest utspädd till vänster och mest koncentrerad till höger.

Koncentrationen är halten av ett visst ämne i en blandning. Vanligen rör det sig om en flytande lösning, eller vätska, men det är även möjligt att tala om koncentration för andra aggregationstillstånd. Koncentrationen är mängden av det ingående ämnet ifråga, dividerad med den totala mängden blandning. Den här definitionen innebär bland annat att om man tar ut en representativ delmängd av blandningen så har delmängden alltid samma koncentration som hela blandningen. Koncentrationen är alltså en egenskap som finns överallt i blandningen. Om blandningen är väl blandad så är koncentrationen lika hög överallt i den.

Koncentrering innebär ökning av koncentrationen, motsatsen till utspädning.

Begreppsanvändning inom kemin

Inom kemin är det enskilt vanligaste sättet att kvantifiera en lösnings koncentration att ange dess molaritet (c), vilket är den substansmängd (n) av ett ämne som finns per volymenhet lösning (V). Molaritet beräknas därmed med formeln

$c={\frac {n}{V}}$

och har standardenheten molar (M) som är lika med en mol per liter, eller mol/dm³. Förkortningen M skall inte förväxlas med förkortningen med samma bokstav för storheten molmassa. Om molariteten av ett ämne X är c kan det anges som [X] = c.

Förutom storheten molaritet kan koncentration anges i andra enheter såsom g/dm³, kg/m³ med flera. Haltangivelse kallas ibland felaktigt för koncentration när den anges i molalitet (substansmängd per massa av lösningsmedlet), mol/massa, masshalt eller massprocent. Jämför volymprocent och viktprocent för alkoholdrycker.

Fördelen att ange halt som koncentration är att det i vissa fall är enklare att mäta volymen än att väga blandningen. Dock behöver summan av volymen hos beståndsdelarna inte vara densamma som blandningens volym, medan massan inte förändras, och vågar med hög precision är vanligare än motsvarande volymmätare.

Om temperaturen på blandningen ändras brukar även volymen ändras och därmed även koncentrationsvärdet. Är halten däremot angiven som massa_i/massa_tot (eller på liknande sätt per massa) ändras inte haltvärdet med temperaturen.

Koncentration och aktivitet

Koncentrationen av ett kemiskt ämne ska inte blandas ihop med dess aktivitet. Det är ämnenas aktivitet och inte deras koncentrationer som styr jämvikten i en kemisk reaktion.

Koncentrationen (molariteten) av ämnet X brukar betecknas [X] och aktiviteten brukar betecknas {X}.

Exempel

Här nedanför följer några exempel på stökiometriska uträkningar med begreppet koncentration:

Vi har 0,025 mol natriumklorid löst i 0,250 liter (dm³) vatten. Med informationen vi har kan man med hjälp av sambandet $c={\frac {n}{V}}$ beräkna saltets koncentration (molaritet). Svaret blir 0,100 M.

$n_{NaCl}=0,025{\mbox{ mol}}$

$V_{NaCl}=0,250{\mbox{ dm}}^{3}$

$c_{NaCl}={\frac {n_{NaCl}}{V_{NaCl}}}={\frac {0,025{\mbox{ mol}}}{0,250{\mbox{ dm}}^{3}}}=0,100{\mbox{ M}}$

Man kan omvänt räkna ut substansmängden om man känner till koncentrationen och volymen. Med den informationen kan man med hjälp av sambandet ovan beräkna substansmängden (n) i mol. Svaret blir 0,025 mol.

$c_{NaCl}=0,100{\mbox{ M}}$

$V_{NaCl}=0,250{\mbox{ dm}}^{3}$

$n_{NaCl}=c_{NaCl}\times V_{NaCl}=0,100{\mbox{ M}}\times 0,250{\mbox{ dm}}^{3}=0,025{\mbox{ mol}}$

Koncentration av visst partikelslag

När man vill beräkna koncentrationen av ett visst partikelslag, exempelvis koncentrationen natrium i en natriumkloridlösning används oftast hakparenteser runt partikelslaget som avses. I exemplet nedan är koncentrationen av natrium den samma som natriumklorid då en formelenhet av NaCl ger en Na⁺-jon och en Cl^--jon.

$\left[Na^{+}\right]=c_{NaCl}=0,100{\mbox{ M}}$

$\left[Cl^{-}\right]=c_{NaCl}=0,100{\mbox{ M}}$

I salter med olika proportioner mellan atomslagen, blir beräkningen av koncentrationerna något annorlunda. Här nedan syns ett exempel gällande saltet bariumklorid. Förklaringen varför man får dubbelt så hög koncentration av kloridjoner är för att en formelenhet BaCl₂ ger en Ba²⁺-jon och två Cl^--joner.

$c_{BaCl_{2}}=0,900{\mbox{ M}}$

$\left[Ba^{2+}\right]=c_{BaCl_{2}}=0,900{\mbox{ M}}$

$\left[Cl^{-}\right]=2\times c_{BaCl_{2}}=1,800{\mbox{ M}}$