تركيز

في الكيمياء ، يُعرَّف التركيز بأنه وفرة أحد المكونات مقسومة على الحجم الكلي للمزيج. ويمكن تمييز عدة أنواع من الوصف الرياضي: التركيز الكتلي ، والتركيز المولي ، والتركيز العددي ، والتركيز الحجمي . [ 1 ] يُمكن أن يُشير التركيز إلى أي نوع من المخاليط الكيميائية، ولكنه يُشير في أغلب الأحيان إلى المذاب والمذيب في المحاليل . وللتركيز المولي (الكمية) أنواع مختلفة، مثل التركيز العادي والتركيز الأسموزي . أما التخفيف فهو تقليل التركيز، على سبيل المثال، بإضافة مذيب إلى المحلول. ويعني فعل "التركيز" زيادة التركيز، وهو عكس فعل "التخفيف".

أصل الكلمة

استُخدم مصطلح " التركيز" (Concentration) في اللاتينية ما بعد الكلاسيكية عام 1550 أو قبل ذلك، وهو مصطلح يشير إلى فعل أو تجمع الناس في منزل أو مزرعة في مكان واحد، بهدف جلب السود كعبيد إلى مركز مشترك. وقد وُجدت مصطلحات مماثلة في الإيطالية (1589) والإسبانية (1589) والإنجليزية (1606) والفرنسية (1632). [ 2 ]

الوصف النوعي

تُظهر هذه الأكواب الزجاجية التي تحتوي على صبغة حمراء تغيرات نوعية في التركيز. المحاليل الموجودة على اليسار أكثر تخفيفًا مقارنةً بالمحاليل الأكثر تركيزًا على اليمين.

غالبًا ما يُوصف التركيز في اللغة غير الرسمية وغير التقنية وصفًا نوعيًا ، باستخدام صفات مثل "مخفف" للمحاليل ذات التركيز المنخفض نسبيًا و"مركز" للمحاليل ذات التركيز العالي نسبيًا. لتركيز محلول ، يجب إضافة المزيد من المذاب (مثل الكحول)، أو تقليل كمية المذيب (مثل الماء). في المقابل، لتخفيف محلول، يجب إضافة المزيد من المذيب، أو تقليل كمية المذاب. ما لم تكن المادتان قابلتين للامتزاج ، يوجد تركيز لا يذوب عنده المزيد من المذاب في المحلول. عند هذه النقطة، يُقال إن المحلول مشبع . إذا أُضيف المزيد من المذاب إلى محلول مشبع، فلن يذوب، إلا في ظروف معينة، حيث قد يحدث فرط التشبع . بدلًا من ذلك، سيحدث انفصال طوري ، مما يؤدي إلى وجود أطوار متعايشة، إما منفصلة تمامًا أو مختلطة كمعلق . تعتمد نقطة التشبع على العديد من المتغيرات، مثل درجة الحرارة المحيطة والطبيعة الكيميائية الدقيقة للمذيب والمذاب.

غالباً ما تسمى التركيزات بالمستويات ، مما يعكس المخطط الذهني للمستويات على المحور الرأسي للرسم البياني ، والتي يمكن أن تكون عالية أو منخفضة (على سبيل المثال، "مستويات عالية من البيليروبين في الدم" هي تركيزات البيليروبين في مصل الدم التي تزيد عن المعدل الطبيعي ).

التركيبة

هناك أربع كميات تصف التركيز:

تركيز جماعي

تركيز الكتلةρأنا{\displaystyle \rho _{i}}يُعرَّف بأنه كتلة أحد المكوناتمأنا{\displaystyle m_{i}}مقسومًا على حجم الخليطV{\displaystyle V}:

ρأنا=مأناV.{\displaystyle \rho _{i}={\frac {m_{i}}{V}}.}

وحدة النظام الدولي للوحدات هي كجم/م³ ( تساوي جم/لتر).

التركيز المولي

التركيز الموليجأنا{\displaystyle c_{i}}يُعرَّف بأنه مقدار أحد المكوناتنأنا{\displaystyle n_{i}}(بالمولات) مقسومة على حجم الخليطV{\displaystyle V}:

جأنا=نأناV.{\displaystyle c_{i}={\frac {n_{i}}{V}}.}

وحدة النظام الدولي للوحدات هي مول/م³ . ومع ذلك، فإن وحدة مول/لتر (= مول/ديسيمتر³) هي الأكثر شيوعاً .

تركيز العدد

تركيز العددجأنا{\displaystyle C_{i}}يُعرَّف بأنه عدد الكيانات المكونة لعنصر ماشمالأنا{\displaystyle N_{i}}في خليط مقسومًا على حجم الخليطV{\displaystyle V}:

جأنا=شمالأناV.{\displaystyle C_{i}={\frac {N_{i}}{V}}.}

وحدة النظام الدولي للوحدات هي 1/ م³ .

تركيز الحجم

تركيز الحجمσأنا{\displaystyle \sigma _{i}}(لا ينبغي الخلط بينه وبين الكسر الحجمي [ 3 ] ) يُعرَّف بأنه حجم أحد المكوناتVأنا{\displaystyle V_{i}}مقسومًا على حجم الخليطV{\displaystyle V}:

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

وبما أنه بلا أبعاد، فإنه يُعبر عنه برقم، على سبيل المثال، 0.18 أو 18%.

يبدو أنه لا يوجد نظام كتابة موحد في الأدب الإنجليزي.σأنا{\displaystyle \sigma _{i}}إن المصطلح المستخدم هنا هو مصطلح معياري في الأدب الألماني [ 4 ] ( ).

يمكن استخدام عدة كميات أخرى لوصف تركيب الخليط. ولا ينبغي تسميتها بالتركيزات. [ 1 ]

الوضع الطبيعي

تُعرَّف العيارية بأنها التركيز الموليجأنا{\displaystyle c_{i}}مقسومًا على عامل التكافؤوهـq{\displaystyle f_{\mathrm {eq} }}. بما أن تعريف عامل التكافؤ يعتمد على السياق (أي التفاعل الذي تتم دراسته)، فإن الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية والمعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا يثبطان استخدام المعيارية.

المولالية

مولالية المحلولبأنا{\displaystyle b_{i}}يُعرَّف بأنه مقدار أحد المكوناتنأنا{\displaystyle n_{i}}(بالمولات) مقسومة على كتلة المذيبمsoلvهـنت{\displaystyle m_{\mathrm {المذيبات} }}( ليس كتلة المحلول):

بأنا=نأنامsoلvهـنت.{\displaystyle b_{i}={\frac {n_{i}}{m_{\mathrm {solvent} }}}.}

وحدة النظام الدولي للوحدات لقياس المولالية هي مول/كجم.

الكسر المولي

الكسر الموليxأنا{\displaystyle x_{i}}يُعرَّف بأنه مقدار أحد المكوناتنأنا{\displaystyle n_{i}}(بالمولات) مقسومة على الكمية الإجمالية لجميع المكونات في الخليطنتoت{\displaystyle n_{\mathrm {tot} }}:

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

وحدة النظام الدولي للوحدات هي مول/مول. ومع ذلك، فإن ترميز الأجزاء لكل وحدة، الذي تم إهماله ، يُستخدم غالبًا لوصف الكسور المولية الصغيرة.

نسبة المولات

نسبة المولاترأنا{\displaystyle r_{i}}يُعرَّف بأنه مقدار أحد المكوناتنأنا{\displaystyle n_{i}}مقسومة على إجمالي كمية جميع المكونات الأخرى في الخليط:

رأنا=نأنانتoت-نأنا.{\displaystyle r_{i}={\frac {n_{i}}{n_{\mathrm {tot} }-n_{i}}}.}

لونأنا{\displaystyle n_{i}}أصغر بكثير مننتoت{\displaystyle n_{\mathrm {tot} }}، نسبة المولات تكاد تكون مطابقة لكسر المولات.

وحدة النظام الدولي للوحدات هي مول/مول. ومع ذلك، فإن ترميز الأجزاء لكل مول، الذي تم إهماله، يُستخدم غالبًا لوصف نسب المولات الصغيرة.

الكسر الكتلي

الكسر الكتليwأنا{\displaystyle w_{i}}هو جزء من مادة واحدة ذات كتلةمأنا{\displaystyle m_{i}}إلى كتلة الخليط الكليمتoت{\displaystyle m_{\mathrm {tot} }}، كما هو مُعرَّف:

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

وحدة النظام الدولي للوحدات هي كجم/كجم. ومع ذلك، فإن ترميز الأجزاء لكل وحدة، الذي تم إهماله، يُستخدم غالبًا لوصف الكسور الكتلية الصغيرة.

نسبة الكتلة

نسبة الكتلةζأنا{\displaystyle \zeta _{i}}يُعرَّف بأنه كتلة أحد المكوناتمأنا{\displaystyle m_{i}}مقسومة على الكتلة الإجمالية لجميع المكونات الأخرى في الخليط:

ζأنا=مأنامتoت-مأنا.{\displaystyle \zeta _{i}={\frac {m_{i}}{m_{\mathrm {tot} }-m_{i}}}.}

لومأنا{\displaystyle m_{i}}أصغر بكثير منمتoت{\displaystyle m_{\mathrm {tot} }}، نسبة الكتلة تكاد تكون مطابقة لكسر الكتلة.

وحدة النظام الدولي للوحدات هي كجم/كجم. ومع ذلك، فإن ترميز الأجزاء لكل وحدة، الذي تم إهماله، يُستخدم غالبًا لوصف نسب الكتل الصغيرة.

الاعتماد على الحجم ودرجة الحرارة

يعتمد التركيز على تغير حجم المحلول مع درجة الحرارة، ويرجع ذلك أساسًا إلى التمدد الحراري .

نوع التركيزرمزتعريفوحدة النظام الدولي للوحداتوحدة (وحدات) أخرى
تركيز الكتلةρأنا{\displaystyle \rho _{i}}أوγأنا{\displaystyle \gamma _{i}}مأنا/V{\displaystyle m_{i}/V}كجم/م 3جم/100 مل (=  جم/ديسيلتر)
التركيز الموليجأنا{\displaystyle c_{i}}نأنا/V{\displaystyle n_{i}/V}مول/م 3مول  /لتر
تركيز الأرقامجأنا{\displaystyle C_{i}}شمالأنا/V{\displaystyle N_{i}/V}1/م 31/سم 3
تركيز الحجمσأنا{\displaystyle \sigma _{i}}Vأنا/V{\displaystyle V_{i}/V}م 33
الكميات ذات الصلةرمزتعريفوحدة النظام الدولي للوحداتوحدة (وحدات) أخرى
الوضع الطبيعيجأنا/وهـq{\displaystyle c_{i}/f_{\mathrm {eq} }}مول/م 3N (=  مول/لتر)
المولاليةبأنا{\displaystyle b_{i}}نأنا/مsoلvهـنت{\displaystyle n_{i}/m_{\mathrm {solvent} }}مول/كجمم
الكسر الموليxأنا{\displaystyle x_{i}}نأنا/نتoت{\displaystyle n_{i}/n_{\mathrm {tot} }}مول/مولجزء في المليون، جزء في البليون، جزء في التريليون
نسبة المولاترأنا{\displaystyle r_{i}}نأنا/(نتoت-نأنا){\displaystyle n_{i}/(n_{\mathrm {tot} }-n_{i})}مول/مولجزء في المليون، جزء في البليون، جزء في التريليون
الكسر الكتليwأنا{\displaystyle w_{i}}مأنا/متoت{\displaystyle m_{i}/m_{\mathrm {tot} }}كجم/كجمجزء في المليون، جزء في البليون، جزء في التريليون
نسبة الكتلةζأنا{\displaystyle \zeta _{i}}مأنا/(متoت-مأنا){\displaystyle m_{i}/(m_{\mathrm {tot} }-m_{i})}كجم/كجمجزء في المليون، جزء في البليون، جزء في التريليون
نسبة الحجمϕأنا{\displaystyle \phi _{i}}Vأنا/جVج{\displaystyle V_{i}/\sum _{j}V_{j}}م 33جزء في المليون، جزء في البليون، جزء في التريليون

انظر أيضاً

مراجع

  1. 1 2 الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية (IUPAC موسوعة المصطلحات الكيميائية ، الطبعة الخامسة (الكتاب الذهبي) (2025). النسخة الإلكترونية: (2006 ) " التركيز ". doi : 10.1351/goldbook.C01222
  2. "التركيز" . قاموس أكسفورد الإنجليزي ( الطبعة الإلكترونية). مطبعة جامعة أكسفورد. (يشترط الاشتراك أو عضوية المؤسسة المشاركة .)
  3. الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية (IUPAC موسوعة المصطلحات الكيميائية ، الطبعة الخامسة (الكتاب الذهبي) (2025). النسخة الإلكترونية: (2006 ) " الكسر الحجمي ". doi : 10.1351/goldbook.V06643
  4. ^ نورم DIN 1310 : Zusammensetzung von Mischphasen (Gasgemische، Lösungen، Mischkristalle)؛ بيجريف، فورميلزيشن. 1984.
  • شعار ويكيميديا ​​كومنزوسائط متعلقة بالتركيز (الكيمياء) على ويكيميديا ​​كومنز