Kontsentratsioon

See artikkel räägib keemia mõistest; teiste tähenduste kohta vaata lehekülge Kontsentratsioon (täpsustus)

Keemias ja tehnoloogias on kontsentratsioon suurus, mis iseloomustab komponentide arvulist vahekorda lahuses või segus. Kontsentratsioon näitab mingi koostisosa suhtelist sisaldust ainesegus või lahuses.

Kontsentratsioonide määramine kuulub analüütilise keemia valdkonda.

Lahuse kontsentratsioon

Homogeensete lahuste korral antakse lahustunud aine (komponendi) sisaldus lahuse mahuühikus. Kontsentratsioon mingil määral sõltub temperatuurist, kuna muutub lahuse ruumala. Kasutatakse erinevaid kontsentratsiooni väljendmise viise^[1]:

• massikontsentratsioon – aine kaaluline hulk lahuse ruumala- ehk mahuühikus (SI-ühikutes kg/m³, tihti g/l)
• molaarsus ehk molaarne kontsentratsioon – aine moolide hulk lahuse mahuühikus (SI-ühikutes mol/m³, tihti mol/l)
• molekulide kontsentratsioon (tähis n või N) on molekulide arv lahuse mahuühikus (SI-süsteemi järgi kuupmeetris).
• mahuline kontsentratsioon – aine mahuline hulk lahuse mahuühikus (SI-ühikutes m³/m³, tihti ml/l)

Tulenevalt vajadustest on seoses lahustega kasutusel mugavamad kontsentratsiooni väljendamise viisid:

• normaalsus normaalne kontsentratsioon – lahustunud aine grammekvivalentide arv ühes liitris lahuses (mõõtühik mol/m³ või mol/l)
• molaalsus ehk molaalne kontsentratsioon – lahustunud aine moolide arv ühes kilogrammis lahustis (mitte! lahuses; mõõtühik mol/kg)
• moolimurd (varem moolosa) – lahustunud aine moolide ja kõigi lahuses olevate moolide (lahustunud aine + lahusti moolide) arvu suhe (mõõtühik mol/mol)
• moolisuhe – lahustunud aine moolide ja kõigi teiste lahuses olevate moolide arvu suhe (mõõtühik mol/mol)
• massimurd (varem massiosa) – lahustunud aine massi ja lahuse kogu massi (lahustunud aine + lahusti) suhe (mõõtühik kg/kg)
• massisuhe – lahustunud aine massi ja kõigi teiste lahuses olevate ainete massi suhe (mõõtühik kg/kg)
• tiiter – lahustunud aine mass ühes milliliitris lahuses (mõõtühik g/ml)
• küllastunud lahus on maksimaalselt võimalik aine sisaldus lahuses antud tingimustes. See suurus varieerub oluliselt olenevalt lahustunud aine ja lahusti iseloomust ning temperatuurist. Vastavatest käsiraamatutest on need väärtused leitavad.

Lahuse kontsentratsioonide väljendusviiside ülevaade

Võttes arvesse ainete (lahuste) tihedusi ja ainehulkasid saab kontsentratsiooni erinevaid esitusviise üksteiseks ümber arvutada. Aine moolide arv n_i on aine massi ja molaarmassi suhe n_i = m_i/M_i.

Tabelis on toodud aine kontsentratsiooni (indeksiga i) arvutamise valemid ja mõõtühikud (indeks tot märgib kogu lahust).

Kontsentratsiooni tüüp	Sümbol	Valem	SI-ühikud	Teised ühikud
massikontsentratsioon	${\displaystyle \rho _{i}}$ or ${\displaystyle \gamma _{i}}$	${\displaystyle m_{i}/V}$	kg/m3	g/100ml (= g/dl)
molaarne kontsentratsioon	${\displaystyle c_{i}}$	${\displaystyle n_{i}/V}$	mol/m3	M (= mol/l)
molekulide kontsentratsioon	${\displaystyle C_{i}}$	${\displaystyle N_{i}/V}$	1/m3	1/cm3
mahuline kontsentratsioon	${\displaystyle \phi _{i}}$	${\displaystyle V_{i}/V}$	m3/m3
Suhtelised sisaldused	Sümbol	Valem	SI-ühikud	Teised ühikud
normaalsus		${\displaystyle c_{i}/f_{\mathrm {eq} }}$	mol/m3	N (= mol/l)
molaalsus	${\displaystyle b_{i}}$	${\displaystyle n_{i}/m_{\mathrm {solvent} }}$	mol/kg
moolmurd	${\displaystyle x_{i}}$	${\displaystyle n_{i}/n_{\mathrm {tot} }}$	mol/mol	ppm, ppb, ppt
moolsuhe	${\displaystyle r_{i}}$	${\displaystyle n_{i}/(n_{\mathrm {tot} }-n_{i})}$	mol/mol	ppm, ppb, ppt
massimurd	${\displaystyle w_{i}}$	${\displaystyle m_{i}/m_{\mathrm {tot} }}$	kg/kg	ppm, ppb, ppt
massisuhe	${\displaystyle \zeta _{i}}$	${\displaystyle m_{i}/(m_{\mathrm {tot} }-m_{i})}$	kg/kg	ppm, ppb, ppt

Aine suhteline sisaldus

Tööstuses, keskkonnakeemias ja toidukeemias ning seoses bioproovidega kasutatakse mitmeid praktikas mugavamaid suhtelise sisalduse (sisuliselt kontsentratsiooni) väljendamise viise:

• protsent (tähis %) – märgib aine sisaldust sajas osas segus (tervikus); kasutatakse massiprotsenti või mahuprotsenti

Ülilahjendatud lahuste puhul, näiteks biokeemias, kasutatakse milligrammprotsente (mg-%; siin on lahustunud aine mass antud milligrammides) ja mikrogrammprotsente (γ-%; siin on lahustunud aine mass antud mikrogrammides)

• promill (tähis ‰) – märgib aine sisaldust tuhandes osas segus (tervikus)
• ppm (parts per million) – märgib aine sisaldust miljonis osas segus (tervikus); analoogselt ppb (parts per billion) – miljardis ja ppt – triljonis osas

10¹²ppt = 10⁶ppb = 1000ppm = 1‰ = 0,1%

Piirkontsentratsioon ehk lubatud piirsisaldus (LPK) on (kahjuliku) aine sisaldus – tavaliselt seadusega määratud kontsentratsioon – keskkonnas, joogivees, toiduainetes jm.

• proov on arv, mis näitab väärismetalli (Au, Ag, Pt, Cu) sisaldust sulamis või sellest valmistatud esemes. Olenevalt riigist on kasutusel erisuguseid süsteeme. Enimkasutatav on süsteem, mille puhul proov väljendab väärismetalli sisaldust grammides 1000 grammis sulamis.

• kraad (tähis °) näitab alkohoolsete jookide kangust, see on etanooli sisaldus mahuprotsentides (etanooli kogus milliliitrites 100 ml joogi kohta)

• lahuse tihedus: kui lahustunud aine ja lahusti tihedused on küllalt erinevad, siis näitab lahuse tihedus – kasutades vastavustabeleid – lahustatud aine sisaldust; näiteks kasutatakse seda aku happe (H₂SO₄) või suhkru lahuse kontsentratsiooni määramiseks

• kontsentreeritud aine (lahus) tähendab, et aine sisaldab võrdlemisi/võimalikult vähe vett ja aine sisaldus on lähedane küllastatusele, kuid täpsemalt määratlemata. Näiteks kontsentreeritud väävelhape sisaldab ligikaudu 98% H₂SO₄ ja kontsentreeritud soolhape sisaldab ligikaudu 35% HCl.

Vaata ka

• Lahus
• Lahustuvus
• Lahuste segamise reegel

Viited