质量浓度定义为溶质B的质量(m)与溶液的体积(V) 之比,用符号表示,公式是。对于纯物质而言,质量浓度就是密度,质量浓度具有和密度相同的量纲、单位、甚至符号。多组分时,系统中所有组分质量浓度之和等于密度,即。
质量浓度的SI单位是“千克每立方米”,符号为。常用单位为g/L或mg/L。质量浓度与密度是不同的。密度是溶液的质量与溶液的体积之比,单位多用kg/L;而质量浓度是溶质的质量与溶液的体积之比。
质量浓度常用于溶质为固体配制的溶液,例如对于静脉注射用的葡萄糖溶液可以直接写为“葡萄糖溶液 50 g/L” 或“50 g/L 的葡萄糖溶液”。
基本介绍
单位体积混合物中某组分的质量称为该组分的质量浓度,以符号表示,单位为。组分Gi的质量浓度定义式为
=Gi/V
式中
Gi——混合物中组分i的质量,kg;
V——混合物的体积,。
单位
质量浓度的SI单位是kg/立方米(千克/立方米),常用的其他单位包括mg/mL、g/L(克/升),以及g/(100 mL)和g/dL(克/分升)。
性质
温度的影响
温度发生变化时,混合物的体积会发生膨胀,质量浓度随之下降。在温度变化较小时,混合物的体积和温度呈线性关系,故质量浓度可以通过下式进行估算:ρi=ρi,T0/(1+α·ΔT),此处的ρi,T0是参考温度下的质量浓度,而α是混合物的热膨胀系数。
归一化关系
混合物中各组分的质量浓度的和等于混合物的密度ρ=∑ρi。
与偏微比容的关系
各组分的质量浓度和偏微比容的乘积之和为∑ρi·v̄i=1。
和纯组分密度的关系
某组分的质量浓度和其自身密度的关系为:ρi=ρi*·(Vi/V),此处ρi*是该组分自身的密度,Vi是该组分混合之前所占的体积。
和其他浓度的关系
和摩尔浓度的关系
摩尔浓度ci和质量浓度的转化关系如下:ci=ni/Vi=mi/(MiVi)=ρi/Mi,此处Mi是组分i的摩尔质量。
和质量百分浓度的关系
质量百分浓度wi和质量浓度的转化关系如下:wi=mi/m=ρiV/(ρV)=ρi/ρ。
与摩尔分数的关系
摩尔分数xi和质量浓度的换算式为xi=ni/n=(mi/Mi)/(m/M)=(ρiV/Mi)/(ρV/M)=ρi/ρ·(M/Mi),M指的是混合物的平均摩尔质量。
和重量摩尔浓度的关系
对于两组分的混合物, 重量摩尔浓度bi等于bi=ρi/(Mi(ρ-ρi))。
溶液的浓度
溶液浓度可分为质量浓度(如质量百分浓度)和体积浓度(如摩尔浓度、当量浓度)两类。质量百分浓度用溶质的质量占全部溶液质量的百分率表示的叫质量百分浓度,用符号%表示。例如,25%的葡萄糖注射液就是指100克注射液中含葡萄糖25克。质量百分浓度(%)=溶质质量/溶液质量×100%。
体积浓度包括摩尔浓度、当量浓度和质量体积浓度。摩尔浓度用1升溶液中所含溶质的摩尔数来表示,例如1升硫酸中含18.4摩尔的硫酸,则浓度为18.4mol/L。摩尔浓度(mol/L)=溶质摩尔/溶液体积(升)。当量浓度现在基本不用了,是一个淘汰单位,但在50年代的书籍中还是很常见。溶液的浓度用1升溶液中所含溶质的克当量数来表示,例如,1升溶液中含36.5克的盐酸(HCl),则浓度为1N,即1mol/L;含98克硫酸,即为2n。当量浓度=溶质的克当量数/溶液体积(升)。质量体积浓度用单位体积(1立方米或1升)溶液中所含的溶质质量数来表示,例如,1升含铬废水中含六价铬质量为2毫克,则六价铬的浓度为2毫克/升(mg/L)。质量-体积浓度=溶质的质量数(克或毫克)/溶液的体积(立方米或升)。
浓度单位的换算公式包括:
1)当量浓度=1000·d·质量百分浓度/E
2)质量百分浓度=当量浓度·E/1000·d
3)摩尔浓度=1000·d·质量百分浓度/M
4)质量百分浓度=质量体积浓度(毫克/升)/10⁴·d
5)质量-体积浓度(mg/L)=10⁴·质量百分浓度
6)ppm是重量的百分率,即ppm=质量百分浓度×10⁴。式中:E—溶质的克当量;d—溶液的比重;M—溶质的摩尔质量。