Concentration
En chimie , la concentration est l’ abondance d’un constituant divisée par le volume total d’un mélange. Plusieurs types de description mathématique peuvent être distingués : la concentration massique , la concentration molaire , la concentration numérique et la Concentration volumique . [1] La concentration peut faire référence à tout type de mélange chimique, mais se réfère le plus souvent aux solutés et aux solvants dans les solutions . La concentration molaire (quantité) a des variantes telles que la Concentration normale et la concentration osmotique .
Étymologie
Le terme concentration vient du mot concentré, du français concentré, de con– + centre, signifiant « mettre au centre ».
Descriptif qualitatif
Ces verres contenant du colorant rouge présentent des changements qualitatifs de concentration. Les solutions de gauche sont plus diluées que les solutions plus concentrées de droite.
Souvent dans un langage informel et non technique, la concentration est décrite de manière qualitative , par l’utilisation d’adjectifs tels que “dilué” pour les solutions de concentration relativement faible et “concentré” pour les solutions de concentration relativement élevée. Pour concentrer une solution, il faut ajouter plus de Soluté (par exemple, de l’alcool) ou réduire la quantité de solvant (par exemple, de l’eau). En revanche, pour diluer une solution, il faut ajouter plus de solvant ou réduire la quantité de Soluté. À moins que deux substances ne soient miscibles , il existe une concentration à laquelle aucun autre Soluté ne se dissoudra dans une solution. A ce stade, la solution est dite saturée. Si un Soluté supplémentaire est ajouté à une Solution saturée, il ne se dissoudra pas, sauf dans certaines circonstances, lorsqu’une sursaturation peut se produire. Au lieu de cela, une séparation de phase se produira, conduisant à des phases coexistantes, soit complètement séparées, soit mélangées sous forme de suspension . Le point de saturation dépend de nombreuses variables telles que la température ambiante et la nature chimique précise du solvant et du Soluté.
Les concentrations sont souvent appelées niveaux , reflétant le schéma mental des niveaux sur l’axe vertical d’un graphique , qui peuvent être élevés ou faibles (par exemple, les « taux sériques élevés de bilirubine » sont des concentrations de bilirubine dans le sérum sanguin qui sont supérieures à la normale ).
Notation quantitative
Il y a quatre grandeurs qui décrivent la concentration :
Concentration massique
La concentration massique ρ je {displaystyle rho _{i}} 
ρ je = m je V . {displaystyle rho _{i}={frac {m_{i}}{V}}.} 
L’ unité SI est le kg/m 3 (égal à g/L).
concentration molaire
La concentration molaire c i {displaystyle c_{i}} 
c i = n i V . {displaystyle c_{i}={frac {n_{i}}{V}}.} 
L’ unité SI est mol/m 3 . Cependant, plus communément l’unité mol/L (= mol/dm 3 ) est utilisée.
Nombre concentré
La concentration du nombre C i {displaystyle C_{i}} 
C i = N i V . {displaystyle C_{i}={frac {N_{i}}{V}}.} 
L’ unité SI est 1/m 3 .
Concentration volumique
La Concentration volumique σ i {displaystyle sigma _{i}} 
σ i = V i V . {displaystyle sigma _{i}={frac {V_{i}}{V}}.} 
Étant sans dimension, il est exprimé sous forme de nombre, par exemple 0,18 ou 18 % ; son unité est 1.
Il ne semble pas y avoir de notation standard dans la littérature anglaise. La lettre σ i {displaystyle sigma _{i}}
Quantités liées
Plusieurs autres quantités peuvent être utilisées pour décrire la composition d’un mélange. Notez que celles-ci ne doivent pas être appelées concentrations. [1]
Normalité
La normalité est définie comme la concentration molaire c i {displaystyle c_{i}} 
Molalité
(A ne pas confondre avec Molarity )
La molalité d’une solution b i {displaystyle b_{i}} 
b i = n i m s o l v e n t . {displaystyle b_{i}={frac {n_{i}}{m_{mathrm {solvant} }}}.} 
L’ unité SI de la molalité est mol/kg.
Fraction molaire
La fraction molaire x i {displaystyle x_{i}} 
x i = n i n t o t . {displaystyle x_{i}={frac {n_{i}}{n_{mathrm {tot} }}}.} 
L’ unité SI est mol/mol. Cependant, la notation obsolète parties par est souvent utilisée pour décrire de petites fractions molaires.
Rapport molaire
Le rapport molaire r i {displaystyle r_{i}} 
r i = n i n t o t − n i . {displaystyle r_{i}={frac {n_{i}}{n_{mathrm {tot} }-n_{i}}}.} 
Si n i {displaystyle n_{i}}
L’ unité SI est mol/mol. Cependant, la notation parties par obsolète est souvent utilisée pour décrire de petits rapports molaires.
Fraction massique
La fraction massique w i {displaystyle w_{i}} 
w i = m i m t o t . {displaystyle w_{i}={frac {m_{i}}{m_{mathrm {tot} }}}.} 
L’ unité SI est le kg/kg. Cependant, la notation obsolète parties par est souvent utilisée pour décrire de petites fractions de masse.
Rapport de masse
Le rapport de masse ζ i {displaystyle zeta _{i}} 
ζ i = m i m t o t − m i . {displaystyle zeta _{i}={frac {m_{i}}{m_{mathrm {tot} }-m_{i}}}.} 
Si m i {displaystyle m_{i}}
L’ unité SI est le kg/kg. Cependant, la notation obsolète parties par est souvent utilisée pour décrire de petits rapports de masse.
Dépendance au volume et à la température
La concentration dépend de la variation du volume de la solution avec la température due principalement à la dilatation thermique.
Tableau des concentrations et grandeurs associées
| Type de concentration | Symbole | Définition | Unité SI | autre(s) unité(s) |
|---|---|---|---|---|
| concentration massique | ρ i {displaystyle rho _{i}} ou alors γ i {displaystyle gamma _{i}}  |
m i / V {displaystyle m_{i}/V}  |
kg/ m3 | g/100mL (=g/dL) |
| concentration molaire | c i {displaystyle c_{i}} |
n i / V {displaystyle n_{i}/V}  |
mol/m 3 | M (= mol/L) |
| concentration du nombre | C i {displaystyle C_{i}} |
N i / V {displaystyle N_{i}/V}  |
1/ m3 | 1/cm 3 |
| Concentration volumique | σ i {displaystyle sigma _{i}} |
V i / V {displaystyle V_{i}/V}  |
m3 / m3 _ | |
| Quantités liées | Symbole | Définition | Unité SI | autre(s) unité(s) |
| normalité | c i / f e q {displaystyle c_{i}/f_{mathrm {eq} }}  |
mol/m 3 | N (= mol/L) | |
| molalité | b i {displaystyle b_{i}} |
n i / m s o l v e n t {displaystyle n_{i}/m_{mathrm {solvant} }}  |
mole/kg | |
| fraction molaire | x i {displaystyle x_{i}} |
n i / n t o t {displaystyle n_{i}/n_{mathrm {tot} }}  |
mol/mol | ppm, ppb, ppt |
| rapport molaire | r i {displaystyle r_{i}} |
n i / ( n t o t − n i ) {displaystyle n_{i}/(n_{mathrm {tot} }-n_{i})}  |
mol/mol | ppm, ppb, ppt |
| fraction massique | w i {displaystyle w_{i}} |
m i / m t o t {displaystyle m_{i}/m_{mathrm {tot} }}  |
kg/kg | ppm, ppb, ppt |
| rapport de masse | ζ i {displaystyle zeta _{i}} |
m i / ( m t o t − m i ) {displaystyle m_{i}/(m_{mathrm {tot} }-m_{i})}  |
kg/kg | ppm, ppb, ppt |
| fraction volumique | φ i {displaystyle phi _{i}}  |
V i / ∑ j V j {displaystyle V_{i}/sum _{j}V_{j}}  |
m3 / m3 _ | ppm, ppb, ppt |
Voir également
- Taux de dilution
- Concentration des doses
- Dilution en série – Dilution par étapes d’une substance en solution
- Problème de mélange vin/eau
Références
- ^ un b IUPAC , Compendium de Terminologie Chimique , 2ème rédacteur. (le “Livre d’or”) (1997). Version corrigée en ligne : (2006–) « concentration ». doi : 10.1351/goldbook.C01222
- ^ IUPAC , Compendium de terminologie chimique , 2e éd. (le “Livre d’or”) (1997). Version corrigée en ligne : (2006–) « fraction volumique ». doi : 10.1351/goldbook.V06643