Concentración

En química , la concentración es la abundancia de un constituyente dividida por el volumen total de una mezcla. Se pueden distinguir varios tipos de descripción matemática: concentración másica , concentración molar , concentración numérica y concentración volumétrica . ^[1] La concentración puede referirse a cualquier tipo de mezcla química, pero con mayor frecuencia se refiere a solutos y disolventes en soluciones . La concentración molar (cantidad) tiene variantes, como la concentración normal y la concentración osmótica . La dilución es la reducción de la concentración, por ejemplo, añadiendo disolvente a una solución. El verbo concentrar significa aumentar la concentración, lo opuesto a diluir.

Concentración- , concentratio , acción o acto de reunir en un solo lugar, llevando a un centro común, se utilizó en el latín posclásico en 1550 o antes, términos similares atestiguados en italiano (1589), español (1589), inglés (1606), francés (1632). ^[2]

A menudo, en un lenguaje informal y no técnico, la concentración se describe de forma cualitativa , mediante el uso de adjetivos como "diluido" para soluciones de concentración relativamente baja y "concentrado" para soluciones de concentración relativamente alta. Para concentrar una solución, se debe agregar más soluto (por ejemplo, alcohol) o reducir la cantidad de disolvente (por ejemplo, agua). Por el contrario, para diluir una solución, se debe agregar más disolvente o reducir la cantidad de soluto. A menos que dos sustancias sean miscibles , existe una concentración en la que no se disolverá más soluto en una solución. En este punto, se dice que la solución está saturada . Si se agrega soluto adicional a una solución saturada, no se disolverá, excepto en ciertas circunstancias, cuando puede ocurrir sobresaturación . En cambio, se producirá una separación de fases , lo que dará lugar a fases coexistentes, ya sea completamente separadas o mezcladas como una suspensión . El punto de saturación depende de muchas variables, como la temperatura ambiente y la naturaleza química precisa del disolvente y el soluto.

Las concentraciones a menudo se denominan niveles , lo que refleja el esquema mental de los niveles en el eje vertical de un gráfico , que pueden ser altos o bajos (por ejemplo, los "niveles séricos altos de bilirrubina" son concentraciones de bilirrubina en el suero sanguíneo que son mayores que lo normal ).

Hay cuatro cantidades que describen la concentración:

La concentración de masa se define como la masa de un componente dividida por el volumen de la mezcla :${\displaystyle \rho_{i}}$$Estilo de visualización m_{i}}$${\estilo de visualización V}$

${\displaystyle \rho_{i}={\frac {m_{i}}{V}}.}$

La unidad SI es kg/m3 ⁽ igual a g/L).

La concentración molar se define como la cantidad de un constituyente (en moles) dividida por el volumen de la mezcla :$Estilo de visualización c_{i}}$${\displaystyle n_{i}}$${\estilo de visualización V}$

${\displaystyle c_{i}={\frac {n_{i}}{V}}.}$

La unidad del SI es mol/m ³ . Sin embargo, más comúnmente se utiliza la unidad mol/L (= mol/dm ^{3 ).}

La concentración numérica se define como el número de entidades de un constituyente en una mezcla dividido por el volumen de la mezcla :$Estilo de visualización C_{i}}$$Estilo de visualización N_{i}}$${\estilo de visualización V}$

${\displaystyle C_{i}={\frac {N_{i}}{V}}.}$

La unidad del SI es 1/m ³ .

La concentración de volumen (que no debe confundirse con la fracción de volumen ^[3] ) se define como el volumen de un componente dividido por el volumen de la mezcla :${\displaystyle \sigma _{i}}$$Estilo de visualización V_{i}}$${\estilo de visualización V}$

${\displaystyle \sigma _{i}={\frac {V_{i}}{V}}.}$

Al ser adimensional, se expresa como un número, por ejemplo, 0,18 o 18%.

Parece que no existe una notación estándar en la literatura inglesa. La letra utilizada aquí es la normativa en la literatura alemana (véase Volumenkonzentration).${\displaystyle \sigma _{i}}$

Se pueden utilizar otras magnitudes para describir la composición de una mezcla. Estas no deberían llamarse concentraciones. ^[1]

La normalidad se define como la concentración molar dividida por un factor de equivalencia . Dado que la definición del factor de equivalencia depende del contexto (qué reacción se está estudiando), la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada y el Instituto Nacional de Normas y Tecnología desaconsejan el uso de la normalidad.$Estilo de visualización c_{i}}$${\displaystyle f_{\mathrm {eq}}}$

La molalidad de una solución se define como la cantidad de un constituyente (en moles) dividida por la masa del disolvente ( no la masa de la solución):$Estilo de visualización b_{i}$${\displaystyle n_{i}}$${\displaystyle m_{\mathrm {solvente} }}$

${\displaystyle b_{i}={\frac {n_{i}}{m_{\mathrm {disolvente} }}}.}$

La unidad SI para la molalidad es mol/kg.

La fracción molar se define como la cantidad de un constituyente (en moles) dividida por la cantidad total de todos los constituyentes en una mezcla :$Estilo de visualización x_{i}}$${\displaystyle n_{i}}$${\displaystyle n_{\mathrm {tot} }}$

${\displaystyle x_{i}={\frac {n_{i}}{n_{\mathrm {tot} }}}.}$

La unidad del SI es mol/mol. Sin embargo, la notación obsoleta partes por mol se utiliza a menudo para describir fracciones molares pequeñas.

La relación molar se define como la cantidad de un componente dividida por la cantidad total de todos los demás componentes de una mezcla:${\displaystyle r_{i}}$${\displaystyle n_{i}}$

${\displaystyle r_{i}={\frac {n_{i}}{n_{\mathrm {tot} }-n_{i}}}.}$

Si es mucho menor que , la relación molar es casi idéntica a la fracción molar.${\displaystyle n_{i}}$${\displaystyle n_{\mathrm {tot} }}$

La unidad del SI es mol/mol. Sin embargo, la notación obsoleta "partes por mol" se utiliza a menudo para describir proporciones molares pequeñas.

La fracción de masa es la fracción de una sustancia con masa respecto a la masa de la mezcla total , definida como:$estilo de visualización w_{i}}$$Estilo de visualización m_{i}}$${\displaystyle m_{\mathrm {tot} }}$

${\displaystyle w_{i}={\frac {m_{i}}{m_{\mathrm {tot} }}}.}$

La unidad del SI es kg/kg. Sin embargo, la notación obsoleta partes por unidad se utiliza a menudo para describir fracciones de masa pequeñas.

La relación de masas se define como la masa de un componente dividida por la masa total de todos los demás componentes de una mezcla:$estilo de visualización {\zeta _{i}}$$Estilo de visualización m_{i}}$

${\displaystyle \zeta _{i}={\frac {m_{i}}{m_{\mathrm {tot} }-m_{i}}}.}$

Si es mucho menor que , la relación de masa es casi idéntica a la fracción de masa.$Estilo de visualización m_{i}}$${\displaystyle m_{\mathrm {tot} }}$

La unidad del SI es kg/kg. Sin embargo, la notación obsoleta partes por unidad se utiliza a menudo para describir proporciones de masas pequeñas.

La concentración depende de la variación del volumen de la solución con la temperatura, debido principalmente a la expansión térmica .

Tipo de concentración	Símbolo	Definición	Unidad SI	otra(s) unidad(es)
concentración de masa	${\displaystyle \rho_{i}}$o${\displaystyle \gamma _{i}}$	$Estilo de visualización m_{i}/V$	kg/ m3	g/100 ml (=g/dl)
concentración molar	$Estilo de visualización c_{i}}$	$estilo de visualización n_{i}/V$	mol/ m3	M (= mol/L)
concentración de números	$Estilo de visualización C_{i}}$	$Estilo de visualización N_{i}/V$	1/ m3	1/ cm3
concentración de volumen	${\displaystyle \sigma _{i}}$	$Estilo de visualización V_{i}/V$	metros cúbicos /metros cúbicos
Cantidades relacionadas	Símbolo	Definición	Unidad SI	otra(s) unidad(es)
normalidad		${\displaystyle c_{i}/f_{\mathrm {eq} }}$	mol/ m3	M (= mol/L)
molalidad	${\displaystyle b_{i}}$	${\displaystyle n_{i}/m_{\mathrm {solvent} }}$	Mol/kg	metro
fracción molar	${\displaystyle x_{i}}$	${\displaystyle n_{i}/n_{\mathrm {tot} }}$	mol/mol	ppm, ppb, ppt
relación molar	${\displaystyle r_{i}}$	${\displaystyle n_{i}/(n_{\mathrm {tot} }-n_{i})}$	mol/mol	ppm, ppb, ppt
fracción de masa	${\displaystyle w_{i}}$	${\displaystyle m_{i}/m_{\mathrm {tot} }}$	kilogramo/kilo	ppm, ppb, ppt
relación de masa	${\displaystyle \zeta _{i}}$	${\displaystyle m_{i}/(m_{\mathrm {tot} }-m_{i})}$	kilogramo/kilo	ppm, ppb, ppt
fracción de volumen	${\displaystyle \phi _{i}}$	${\displaystyle V_{i}/\sum _{j}V_{j}}$	metros cúbicos /metros cúbicos	ppm, ppb, ppt

• Relación de dilución  : cambio en la concentración al mezclar dos líquidos
• Concentración de dosis  : Relación entre una parte de una mezcla y el total.Pages displaying short descriptions of redirect targets
• Dilución seriada  : dilución gradual de una sustancia en solución
• Problema de mezcla de vino y agua
• Estado estándar § Solutos

• Medios relacionados con Concentración (química) en Wikimedia Commons