Как найти концентрацию вещества в физике. Концентрация растворов
Может выражаться как в безразмерных единицах (долях, процентах), так и в размерных величинах (массовых долях, молярности, титрах, мольных долях).
Концентрация - это количественный состав растворенного вещества (в конкретных единицах) в единице объема или массы. Обозначили растворенное вещество - Х , а растворитель - S . Чаще всего использую понятие молярности (молярная концентрация) и мольной доли.
1. (или процентная концентрация вещества) - это отношение массы растворенного вещества m к общей массе раствора. Для бинарного раствора, состоящего из растворённого вещества и растворителя:
ω - массовая доля растворенного вещества;
m в-ва - масса растворённого вещества;
m р-ра - масса растворителя.
Массовую долю выражают в долях от единицы или в процентах.
2. Молярная концентрация или молярность - это количество молей растворённого вещества в одном литре раствора V :
,
C - молярная концентрация растворённого вещества, моль/л (возможно также обозначение М , например, 0,2 М HCl );
n
V - объём раствора, л.
Раствор называют молярным или одномолярным , если в 1 литре раствора растворено 1 моль вещества, децимолярным - растворено 0,1 моля вещества, сантимолярным - растворено 0,01 моля вещества, миллимолярным - растворено 0,001 моля вещества.
3. Моляльная концентрация (моляльность) раствора С(x) показывает количество молей n растворенного вещества в 1 кг растворителя m :
,
С (x) - моляльность, моль/кг;
n - количество растворенного вещества, моль;
m р-ля - масса растворителя, кг.
4. - содержание вещества в граммах в 1 мл раствора:
,
T - титр растворённого вещества, г/мл;
m в-ва - масса растворенного вещества, г;
V р-ра - объём раствора, мл.
5. - безразмерная величина, равная отношению количества растворенного вещества n к общему количеству веществ в растворе:
,
N - мольная доля растворённого вещества;
n - количество растворённого вещества, моль;
n р-ля - количество вещества растворителя, моль.
Сумма мольных долей должна равняться 1:
N(X) + N(S) = 1 .
где N (X ) Х ;
N (S ) - мольная доля растворенного вещества S.
Иногда при решении задач необходимо переходить от одних единиц выражения к другим:
ω(X ) - массовая доля растворенного вещества, в %;
М(Х) - молярная масса растворенного вещества;
ρ = m /(1000 V ) - плотность раствора.6. - число грамм-эквивалентов данного вещества в одном литре раствора.
Грамм-эквивалент вещества - количество граммов вещества, численно равное его эквиваленту.
Эквивалент - это условная единица, равноценная одному иону водорода в кислотоно-основных реакциях или одному электрону в окислительно - восстановительных реакциях.
Для записи концентрации таких растворов используют сокращения н или N . Например, раствор, содержащий 0,1 моль-экв/л, называют децинормальным и записывают как 0,1 н .
,
С Н - нормальная концентрация, моль-экв/л;
z - число эквивалентности;
V р-ра - объём раствора, л.
Растворимость вещества S - максимальная масса вещества, которая может раствориться в 100 г растворителя:
Коэффициент растворимости - отношение массы вещества, образующего насыщенный раствор при конкретной температуре, к массе растворителя:
0 - средняя абсолютная температура экрана в °К; Cs - постоянная излучения абсолютно черного тела
Cs = 4,88 - постоянная излучения абсолютно черного тела.
в,. = 639 + 273 = 906 °К С3 = 4,88 - постоянная излучения абсолютно черного тела.
где С s - постоянная излучения абсолютно черного тела, Cs = 5,67 Вт/; Hs - эквивалентная абсолютно черная поверхность, м2; Тп - температура продуктов сгорания на перевале, К; 9 - средняя температура поверхности ра-
где Яр.Тр - поверхность радиантных труб, м2; Гмакс - максимальная температура горения, К; Го - средняя температура экрана, К; с$ - постоянная излучения абсолютно черного тела; cg = 5,67 Вт/.
где Cs - постоянная излучения абсолютно черного тела, равная 5,67 Вт/; Hs - эквивалентная абсолютно черная поверхность, м2; Тп - температура газов, покидающих топку, К; 0 - средняя температура наружной поверхности радиантных труб, К.
где др и дрк - теплонапряженность радиантных труб, общая и приходящаяся на долю свободной конвекции, Вт/м2; НР/Н5 - отношение поверхности радиантных труб Нр к эквивалентной абсолютно черной поверхности Hs, зависящее от типа печи и способа сжигания топлива; 9 - средняя температура наружной стенки радиантных труб, К; \)))/ - коэффициент, зависящий от распределения температур в топке, типа печи и вида топлива; Cs - постоянная излучения абсолютно черного тела, равная 5,67 Вт/.
где cs - постоянная излучения абсолютно черного тела, равная
С = 5,67 Вт/=20,77 кДж/-постоянная излучения абсолютно черного тела.
где са и сп - объемные теплоемкости дымовых газов при температуре горения.топлива Та и температуре дымовых газов на перевале Гп, кДж/; ат - степень черноты топки; ст - постоянная излучения топки, Вт/ .
где с" - постоянная излучения, ккал/; d - диаметр зерна, м.
Конец выжига поверхностного кокса устанавливают по температуре в реакторах и содержанию кислорода в дымовых газах после реактора. Постоянная концентрация кислорода на входе и выходе из реактора свидетельствует об окончании выжига. Последний период регенерации, связанный с повышением температуры газа на выходе из печи, необходим для выжига глубинного, трудно окисляемого, кокса. После окончания периода выжига поверхностного кокса переходят к прокаливанию катализатора, которое протекает при более высокой температуре на выходе из печи, поэтому исходя из конструктивных условий давление при прокаливании снижается или остается на прежнем уровне.
Из реакционноспособных ароматических соединений нитрошш-ион удаляется практически с той же скоростью, с какой он образуется. Поэтому наблюдаемая скорость реакции равна k" , она одинакова для всех ароматических соединений достаточной активности. Для менее реакционноспособных ароматических соединений может быть обратимая реакция, так что устанавливается постоянная концентрация нитроний-иона. Суммарная скорость тогда будет зависеть от концентрации и структуры ароматического соединения.
1. Непрерывная подача свежей и непрерывный вывод отработанной кислоты. В этом случае в системе поддерживается постоянная концентрация кислоты около 88%.
При внутридиффузионном механизме остаточный кокс накапливается только в центре частицы катализатора. Количество образующегося кокса от цикла к циклу уменьшается, а количество выгорающего кокса остается неизменным. Постоянная концентрация остаточного кокса устанавливается тогда, когда в центре частицы будет достигнута предельная концентрация кокса.
вводимых частиц по всему объему реакционной смеси, заполняющей реактор, и постоянная концентрация реагирующих веществ в каждой ступени.
обычно поддерживается постоянная концентрация, равная 30%.
Постоянная концентрация пинена на поверхности катализа-
Постоянная концентрация пинена на поверхности катализатора может быть лишь в случае, если адсорбция пинена поверхностью катализатора во много раз превосходит адсорбцию продуктов реакции, которые по мере своего образования немедленно вытесняются с поверхности, и достаточно хорошего массо-обмена в системе, обеспечивающего необходимый приток пинена к поверхности катализатора.
Этерификация пентазола уксусной кислотой производится периодически в медном горизонтальном котле, снабженном колонной с медными тарелками. Реакция протекает между амиловыми спиртами и 40%-ной уксусной кислотой в присутствии концентрированной серной кислоты с нагревом до кипения. Уксусную кислоту вводят постепенно, так, чтобы все время поддерживалась постоянная концентрация ее, равная 4%. Перегонка ведется с орошением; продукт собирается в водном сепараторе. Реакцию ведут до тех пор, пока полностью не от-гонятся введенные в процесс спирты.
При непрерывном процессе терефталевая кислота оседает во время окисления вследствие присутствия в смеси большого количества концентрированной уксусной кислоты. Смесь содержит 48,5 частей л-ксилола, 125 частей ледяной уксусной кислоты, 0,6 частей ацетат марганца и 0,5 частей бромистого аммония. В этом случае конверсия несколько больше, но если не поддерживается постоянная концентрация уксусной кислоты, то выход не превышает 75%.
Способ введения буфера в разряд зависит от выполняемой им роли. Если буфер предназначен только для стабилизации температуры плазмы", то его можно вводить в зону разряда любым удобным способом. При этом предъявляется одно основное требование: постоянная концентрация элементов буфера в облаке разряда.
Умственную концентрацию можно определить как способность сфокусировать наше внимание на чем-то одном, исключая все остальное. Обычно мы можем сконцентрироваться лишь на тех вещах, которые нас очень интересуют, но нам трудно уделять постоянное внимание тому, что нас не особенно привлекает.
Вопреки общепринятому мнению, интенсивная концентрация на определенной работе не вызывает больше расхода энергии, наоборот, она уменьшается. На практике же, когда человек пытается сэкономить силы, он выполняет свою работу без желания, думая, что меньшее усилие позволяет расходовать меньше энергии. Однако человек не осознает, что отсутствие энтузиазма приводит к сосуществованию двух противоположных позиций: внутреннего нежелания работать и жизненной необходимости делать это.
Нервное напряжение - всегда результат действия противоположных сил, которое приводит к психофизическому раздвоению человека. При отсутствии раздвоения человек лучше контролирует себя и избегает растраты энергии, которая неизбежна при сосредоточении внимания на нескольких объектах одновременно. Мы знаем, что беспокойство значительно истощает защитные механизмы тела, создавая нервное, напряжение и заставляя человека «работать на износ». Все, на что мы направляем наше внимание, начинает нас «беспокоить» в большей или меньшей степени. Если наше внимание сосредоточено на многих вещах одновременно, как в истории с Чарлзом М., приведенной в главе «Реальное существование и жизнь в мире фантазий», то это значительно увеличивает степень беспокойства. Многие из наших восприятий, даже сублиминальных, создают для нас проблему, то есть стимул к решению, умозаключению или определенному психологическому состоянию. Например, увиденное на улице происшествие, которое непосредственно нас не касается, вызывает в нашем мозгу интенсивную работу подсознания в ответ на бессознательное беспокойство.
Представим, что, просматривая газету, мы наталкиваемся на тревожный заголовок и смутно осознаем, что он означает угрозу войны в определенной точке планеты. Может случиться, что наше подсознание, испугавшееся такой перспективы, немедленно начнет строить планы, как обеспечить свою безопасность в таком случае. Для бессознательного воображения это будет оставаться нерешенной проблемой, которая должна будет так или иначе разрешиться и, вероятно, будет беспокоить нас в течение длительного времени, особенно если до нас будут доходить другие подобные новости. Это лишь одно из множества восприятий, возникающих у нас в течение дня. К ним нужно добавить все те, которые хранятся в нашей памяти и которые легко выходят на поверхность сознания, если у нас нет определенной способности к умственной концентрации.
Чем больше вещей человек должен включить в поле своего внимания в данный момент, тем более раздробленным становится его «Я». По этой причине становится невозможным достижение высокого уровня сознания, которое характеризуется наличием неделимого, цельного и зрелого «Я».
Есть множество степеней умственной концентрации, соответствующих интенсивности внимания. Оставляя в стороне такую градацию, мы будем различать два основных типа ментальной концентрации: напряженная концентрация и спокойная концентрация. Каждая из них может быть произвольной и непроизвольной. Концентрация произвольна, когда есть намеренное желание зафиксировать внимание на чем-то одном и исключить все остальное, и непроизвольная, когда разум захвачен каким-либо стимулом. Мы будем рассматривать только произвольную концентрацию.
Произвольная концентрация является напряженной, когда она сопровождается мышечным усилием, направленным на то, чтобы зафиксировать и сделать более ярким ментальный образ, абстрактный или конкретный. Часто, пытаясь сосредоточиться на чем-либо, люди напрягают лицевые мышцы, например хмурят брови, стискивают челюсти, что само по себе вызывает состояние нервного напряжения.
Остановимся на одном исключительно интересном факте, имеющем непосредственное отношение к обсуждаемому здесь предмету. Речь идет о некоторых следствиях состояния напряжения, которых мы еще не касались.
Ранее мы рассматривали напряжение как патологию, то есть как «чрезмерное напряжение», и анализировали тот вред, который оно может принести организму человека. Тем не менее, как уже было сказано в первой главе, состояние напряжения является естественным и необходимым для активной жизни. Напряжение становится вредным только в случае его чрезмерности. Если говорить об интеллекте, то главная проблема людей прямо противоположна явлению нервного напряжения. В этом случае имеет место «патологическая атония». Определим ментальную концентрацию как напряжение воображения, а рассеянность ума - как атонию воображения. Не следует путать «чистое» напряжение воображения с состоянием эмоционального беспокойства, которое вызывает тревожные мысли, приводящие к чрезмерному напряжению. В этом случае происходит невольная концентрация, без участия «Я». Сознательная концентрация - всегда преднамеренное действие «Я».
Интеллектуальная атония, или атония «Я», представляет собой недостаток сознательного мышления и преобладание деятельности подсознания.
Главная цель гипсосознания, как мы уже говорили и о чем свидетельствует само название, - это достижение более высокого уровня сознания. Повысить сознание можно при помощи укрепления и достижения полной зрелости «Я». Концентрация значительно повышает умственный тонус человека и позволяет ему в полной мере использовать свою волю и созидательное мышление.
В своей книге «Ментальный тонус» Жан Клод Филлу пишет следующее: «Воля, смелость, упорство, самоконтроль и умение сохранять спокойствие в трудные моменты означают состояния, при которых совокупность энергии человека имеет особенно высокий тонус. И наоборот, люди пассивные, инертные и легко возбудимые обладают очень низким тонусом, так как они понапрасну расходуют свои силы. Сюда же можно отнести астеников всех типов, людей нетерпеливых, нерешительных и беспомощных, - одним словом, тех, кому словно суждено быть игрушкой внешних сил, вместо того чтобы утвердиться через активное, сознательное приспособление к внешнему миру и оставить в нем свой след»... «Упорный человек, например, имеет высокий жизненный тонус, поскольку он умеет использовать свои силы. У нестабильного и импульсивного человека тонус недостаточен, так как он неправильно использует свои силы и плохо управляет ими».
Мы могли бы сказать, что недостаток умственного тонуса означает «слабость сознания», обусловленную низким уровнем «пробужденности» и, разумеется, неправильным обучением, которое сопутствует низкому уровню сознания.
В отношении взаимосвязи концентрации и затраты энергии обычно утверждают, что поскольку концентрация требует большого усилия, то ее высокий уровень не может способствовать уменьшению расхода энергии. На самом деле спокойная концентрация не требует больших усилий и представляет собой способность спокойно удер-живать ментальный образ. Наоборот, концентрация, которой сопутствует значительное нервное усилие, без сомнения, ведет к большому расходу энергии, особенно когда она непроизвольна и вызвана внезапным и сильным эмоциональным импульсом.
Говоря о концентрации, следует также рассмотреть проблему неспособности человека освободить свой ум от определенных мыслей, эмоций, переживаний или ощущений из далекого или близкого про-шлого. Например, любой комплекс - это неспособность освободиться от эмоционального шока прошлого, которое человек считает частью настоящего.
Можно сказать, что концентрация не вызывает усталости, она представляет собой тот ментальный тонус, который должен бы быть обычным для человека. Блуждание мыслей - это гипотония мыслей, оно не способствует отдыху или снижению расхода энергии, а вызывает энергетический спад. Блуждание воображения не способствует отдыху ума, а, наоборот, увеличивает в уме человека число стимулов, каждый из которых создает еще одну задачу, требующую своего решения.
Единственный истинно эффективный отдых уму дает состояние, которого можно достичь, научившись полностью освобождать свой ум от мыслей, то есть состояние «ментального вакуума», когда поток мыслей временно прекращается. Можно определить это состояние как полную «деконцентрацию». Техника достижения умственной концентрации неизменно зависит от того, достигнута ли особая эмоциональная и волевая позиция, когда человек придает исключительное, эксклюзивное значение деятельности, объекту или идее, на которых он хочет сосредоточиться. Это состояние полного безразличия человека ко всему, что не объектом его интереса. Ключевым фактором техники концентрации является безразличие к другим стимулам и идеям, основанное на волевом усилии. Мы должны также упомянуть еще один очень важный фактор: когда человек правильно сосредоточивается, он живет в настоящем (см. гл. «Существование истинное и мнимое»).
Чтобы правильно оценить механизм концентрации, приведем один пример: человеку гораздо легче сосредоточиться, если он должен это сделать, когда существует сильное внешнее принуждение, заставляющее его выполнить работу или разрешить какую-то проблему в определенный срок. Процесс концентрации будет протекать еще легче, если ему грозит наказание за невыполнение задачи в срок.
Когда человек хочет на чем-то сосредоточиться, он должен придать первостепенную важность тому, на чем он собирается сконцентрировать свое внимание. Он должен думать, что для него очень важно уде-лить исключительное внимание интересующему его предмету и что это является «вопросом жизни или смерти». Следующее, о чем необходимо помнить, - это правильное использование дыхания. Необходимо глубоко вдыхать, чтобы достичь при помощи силы воли концентрации всей своей психофизической структуры. Чтобы сохранить концентрацию, необходимо зафиксировать свое внимание, что может быть достигнуто благодаря более высокой степени пробужденности. Состояние концентрации в действительности представляет собой более вы-сокую степень пробужденности ума. И наоборот, неспособность к концентрации всегда вызвана сном ума, то есть низким уровнем сознания. Чтобы эффективно сконцентрироваться, необходимо избегать скуки и умственной дремоты и воспринимать каждую идею, дело или предмет так, как будто вы сталкиваетесь с ними впервые в жизни.
Энциклопедичный YouTube
1 / 5
✪ Задачи на концентрацию
✪ Нормальная концентрация раствора. Нормальность (Сн). Решение задач.
✪ Концентрация. Коспалар
✪ Задание 22 Задача на концентрацию
✪ Химия. Концентрация вещества. Центр онлайн-обучения «Фоксфорд»
Субтитры
Массовая доля
Массовая доля компонента - отношение массы данного компонента к сумме масс всех компонентов. По рекомендациям ИЮПАК, обозначается символом w {\displaystyle w} , в русскоязычной литературе чаще встречается обозначение ω {\displaystyle \omega } . Массовая доля - безразмерная величина, как правило выражается в долях единицы или в процентах (для выражения массовой доли в процентах следует умножить указанное выражение на 100 %):
ω B = m B m {\displaystyle \omega _{\mathrm {B} }={\frac {m_{\mathrm {B} }}{m}}}В бинарных растворах часто существует однозначная (функциональная) зависимость между плотностью раствора и его концентрацией (при данной температуре). Это даёт возможность определять на практике концентрации важных растворов с помощью денсиметра (спиртометра, сахариметра , лактометра). Некоторые ареометры проградуированы не в значениях плотности, а непосредственно концентрации раствора (спирта , жира в молоке, сахара). Следует учитывать, что для некоторых веществ кривая плотности раствора имеет максимум, в этом случае проводят два измерения: непосредственное, и при небольшом разбавлении раствора.
Часто для выражения концентрации (например, серной кислоты в электролите аккумуляторных батарей) пользуются просто их плотностью. Распространены ареометры (денсиметры , плотномеры), предназначенные для определения концентрации растворов веществ.
Объёмная доля
Объёмная доля компонента - отношение объёма компонента к сумме объёмов компонентов до смешивания. Объёмная доля измеряется в долях единицы или в процентах.
ϕ B = V B ∑ V i {\displaystyle \phi _{\mathrm {B} }={\frac {V_{\mathrm {B} }}{\sum V_{i}}}} ,При смешивании жидкостей их суммарный объём может уменьшаться, поэтому не следует заменять сумму объёмов компонентов на объём смеси.
Как было указано выше, существуют ареометры , предназначенные для определения концентрации растворов определённых веществ. Такие ареометры проградуированы не в значениях плотности, а непосредственно концентрации раствора. Для распространённых растворов этилового спирта , концентрация которых обычно выражается в объёмных процентах, такие ареометры получили название спиртомеров или андрометров.
Молярность (молярная объёмная концентрация )
Молярная концентрация (молярность, мольность ) - количество вещества (число молей) компонента в единице объёма смеси. Молярная концентрация в системе СИ измеряется в моль/м³, однако на практике её гораздо чаще выражают в моль/л или ммоль/л. Также используют выражение «в молярности». Возможно другое обозначение молярной концентрации, которое принято обозначать М. Так, раствор с концентрацией 0,5 моль/л называют 0,5-молярным, записывают "0,5 M".
Примечание: После числа пишут «моль», подобно тому, как после числа пишут «см», «кг» и т. п., не склоняя по падежам.
c B = n B V {\displaystyle {c_{\mathrm {B} }}={\frac {n_{\mathrm {B} }}{V}}} ,Нормальная концентрация (молярная концентрация эквивалента , «нормальность »)
Нормальная концентрация - количество эквивалентов данного вещества в 1 литре смеси. Нормальную концентрацию выражают в моль-экв/л или г-экв/л (имеется в виду моль эквивалентов). Для записи концентрации таких растворов используют сокращения «н » или «N ». Например, раствор, содержащий 0,1 моль-экв/л, называют децинормальным и записывают как 0,1 н .
c (f e q B) = c ((1 / z) B) = z ⋅ c B = z ⋅ n B V = 1 f e q ⋅ n B V {\displaystyle c(f_{eq}~\mathrm {B})=c{\big (}(1/z)~\mathrm {B} {\big)}=z\cdot c_{\mathrm {B} }=z\cdot {\frac {n_{\mathrm {B} }}{V}}={\frac {1}{f_{eq}}}\cdot {\frac {n_{\mathrm {B} }}{V}}} ,Нормальная концентрация может отличаться в зависимости от реакции, в которой участвует вещество. Например, одномолярный раствор H 2 SO 4 будет однонормальным, если он предназначается для реакции со щёлочью с образованием гидросульфата калия KHSO 4 , и двухнормальным в реакции с образованием K 2 SO 4 .
Мольная (молярная ) доля
Мольная доля - отношение количества молей данного компонента к общему количеству молей всех компонентов. Мольную долю выражают в долях единицы. ИЮПАК рекомендует обозначать мольную долю буквой x {\displaystyle x} (а для газов - y {\displaystyle y} ) , также в литературе встречаются обозначения χ {\displaystyle \chi } , X {\displaystyle X} .
x B = n B ∑ n i {\displaystyle x_{\mathrm {B} }={\frac {n_{\mathrm {B} }}{\sum n_{i}}}} ,Мольная доля может использоваться, например, для количественного описания уровня загрязнений в воздухе, при этом ее часто выражают в частях на миллион (ppm - от англ. parts per million ). Однако, как и в случае с другими безразмерными величинами, во избежание путаницы, следует указывать величину, к которой относится указанное значение.
Моляльность (молярная весовая концентрация , моляльная концентрация )
Моляльная концентрация (моляльность, молярная весовая концентрация) - количество растворённого вещества (число моль) в 1000 г растворителя. Измеряется в молях на кг, также распространено выражение в «моляльности». Так, раствор с концентрацией 0,5 моль/кг называют 0,5-мольным .
m B = n B m A {\displaystyle {m_{\mathrm {B} }}={\frac {n_{\mathrm {B} }}{m_{\mathrm {A} }}}} ,Следует обратить особое внимание, что, несмотря на сходство названий, моляр ная концентрация и молял ьность - величины различные. Прежде всего, в отличие от молярной концентрации, при выражении концентрации в моляльности расчёт ведут на массу растворителя , а не на объём раствора. Моляльность, в отличие от молярной концентрации, не зависит от температуры.
Массовая концентрация (Титр)
Массовая концентрация - отношение массы растворённого вещества к объёму раствора. По рекомендации ИЮПАК, обозначается символом γ {\displaystyle \gamma } или ρ {\displaystyle \rho } .
ρ B = m B V {\displaystyle \rho _{\mathrm {B} }={\frac {m_{\mathrm {B} }}{V}}} .Формулы перехода от одних выражений концентраций к другим
В зависимости от выбранной формулы погрешность конвертации колеблется от нуля до некоторого знака после запятой.
От массовой доли к молярности
c B = ρ ⋅ ω B M (B) {\displaystyle c_{\mathrm {B} }={\frac {\rho \cdot \omega _{\mathrm {B} }}{M(\mathrm {B})}}} ,Если плотность раствора выражена в г/мл, а молярная масса в г/моль, то для выражения ответа в моль/л выражение следует домножить на 1000 мл/л. Если массовая доля выражена в процентах, то выражение следует также разделить на 100 %.
