Masena koncentracija (hemija)

U hemiji, **masena koncentracija**  (or ) definira se kao masa sastojka  podijeljena sa zapreminom smjese .

:\rho_i = \frac {m_i}{V}

Za čistu hemikaliju, masena koncentracija jednaka je njenoj gustoći (masi podijeljenoj sa zapreminom); stoga se masena koncentracija komponente u smjesi može nazvati gustoćom komponente u smjesi. To objašnjava upotrebu termina  (malo grčko slovo ro), simbol koji se najčešće koristi za gustoću.

## Definicija i svojstva 
Zapremina  U definiciji se odnosi na zapreminu rastvora, a ne na zapreminu rastvarača. Jedan litar rastvora obično sadrži nešto više ili nešto manje od 1 litre rastvarača jer proces rastvaranja uzrokuje povećanje ili smanjenje zapremine tečnosti. Ponekad se masena koncentracija naziva titar.

### Oznaka
Oznaka uobičajena za gustoću mase naglašava vezu između dvije veličine (masena koncentracija je gustoća mase komponente u rastvoru), ali može biti izvor zabune, posebno kada se pojavljuju u istoj formuli bez dodatnog simbola (kao što je zvjezdica u gornjem tekstu, podebljani simbol ili varrho).

### Zavisnost od zapremine 
Masena koncentracija zavisi od promjene zapremine rastvora uglavnom zbog termičkog širenja. U malim temperaturnim intervalima zavisnost je:
:\rho_i = \frac{\rho_{i\left(T_0\right)}}{1 + \alpha \Delta T}

gdje  je masena koncentracija na referentnoj temperaturi,  je koeficijent termičkog širenja smjese.

### Suma masenih koncentracija - normalizacijski odnos 
Suma masenih koncentracija svih komponenti (uključujući rastvarač) daje gustoću  rastvora:\rho = \sum_i \rho_i \,

Dakle, za čistu komponentu masena koncentracija jednaka je gustoći čiste komponente.

## Jedinice 
SI-jedinica za masenu koncentraciju je kg/m3 (kilogram/kubni metar). Ovo je isto kao mg/mL i g/L. Druga često korištena jedinica je g/(100&nbsp;mL), koja je identična g/dL (gram/decilitar).

### Upotreba u biologiji 
U biologiji i medicini, simbol "%" se široko koristi u pogrešnom smislu za označavanje masene koncentracije, koja se naziva i "procenat mase/zapremine". Rastvor sa 1&nbsp;g rastvorene supstance rastvorene u konačnoj zapremini od 100 mL rastvor bi se označio kao "1%" ili "1% m/v" (masa/zapremina). Uobičajeni nazivi za intravenske rastvore šećera, kao što su D5W i D50W, odražavaju ovu konvenciju. Oznaka je matematički pogrešna jer se jedinica "%" može koristiti samo za bezdimenzionalne veličine. "Procentni rastvor" ili "procenat rastvor" su stoga termini koji su najbolje rezervisani za "masene procente rastvora" (m/m = m% = masa rastvorene supstance/masa ukupnog rastvora nakon miješanja) ili "volumenske procente rastvora" (v/v = v% = zapremina rastvorene supstance po zapremini ukupnog rastvora nakon miješanja). Vrlo dvosmisleni termini "procentni rastvor" i "procenat rastvora" bez drugih kvalifikatora, i dalje se povremeno susreću.

Ova uobičajena upotreba % za označavanje m/v u biologiji je zbog toga što su mnogi biološki rastvori razrijeđeni i na bazi vode, što je vodeni rastvor. Tečna voda ima gustoću od približno 1 g/cm3 (1 g/mL). Dakle, 100 mL vode je jednako približno 100 g. Stoga se rastvor sa 1 g rastvorene materije rastvorene u konačnoj zapremini od 100 mL vode također može smatrati 1% m/m (1 g rastvorene materije u 99 g vode). Ova aproksimacija se narušava kako se koncentracija rastvorene materije povećava (naprimjer, u smješavinama voda-NaCl). Visoke koncentracije rastvorene materije često nisu fiziološki relevantne, ali se povremeno susreću u farmakologiji, gdje se oznaka mase po zapremini još uvijek ponekad susreće. Ekstreman primjer je zasićeni rastvor kalij-jodida (SSKI) koji dostiže 100 "%" m/v masenu koncentraciju kalij-jodida (1 gram KI po 1 mL rastvora) samo zato što je rastvorljivost guste soli KI u vodi izuzetno visoka, a rezultirajući rastvor je veoma gust (1,72 puta gušći od vode).
Iako postoje primjeri koji govore suprotno, treba naglasiti da se uobičajeno korištene "jedinice" % w/v odnose na grame po mililitru (g/mL). 1% m/v rastvori se ponekad smatraju gramima/100 mL, ali to umanjuje činjenicu da je % m/v g/mL; 1 g vode ima zapreminu od približno 1 mL (na standardnoj temperaturi i pritisku), a masena koncentracija se smatra 100%. Da bi se dobilo 10 mL vodenog 1% rastvora holata, 0,1 grama holata se rastvara u 10 mL vode. Volumetrijske tikvice su najprikladniji komad staklenog posuđa za ovaj postupak jer se odstupanja od idealnog ponašanja rastvora mogu pojaviti pri visokim koncentracijama rastvorenih materija.

U rastvorima se masena koncentracija obično susreće kao odnos mase/zapremine rastvora ili m/v. U vodenim rastvorima koji sadrže relativno male količine  rastvorene materije (kao u biologiji), takve brojke se mogu "percentualizirati" množenjem omjera grama rastvorene materije po mL rastvora sa 100. Rezultat se daje kao "procenat mase/zapremine". Takva konvencija izražava masenu koncentraciju 1 grama rastvorene materije u 100 mL rastvora, kao "1 m/v%".

## Povezane veličine 
### Gustina čiste komponente 
Odnos između masene koncentracije i gustine čiste komponente (masene koncentracije smjesa pojedinačnih komponenti) je:
:\rho_i = \rho_i^* \frac{V_i}{V}\,

Gdje je    t gustoća čiste komponente,  zapremina čiste komponente prije miješanja.

### Specifična zapremina (ili specifična zapremina mase) 
Specifična zapremina je inverz masene koncentracije samo u slučaju čistih supstanci, za koje je masena koncentracija ista kao gustoća čiste supstance:
: \nu = \frac{V}{m}\ = \frac{1}{\rho} 

### Molarna koncentracija 
Konverzija u molarnu koncentraciju  je dat  kao:
:c_i = \frac{\rho_i}{M_i}

gdje  je molarna masa sastojka .

### Maseni udio 
Konverzija u masenu frakciju  data je kao:
: w_i = \frac{\rho_i}{\rho}

### Molska frakcija 
Konverzija u molne frakcije data je kao:

: x_i = \frac{\rho_i}{\rho} \frac{M}{M_i}

gdje  je prosječna molarna masa smjese.

### Molalnost
Za binarne smjese, konverzija u molalnost  data je u izrazu:

:b_i = \frac{\rho_i}{M_i (\rho - \rho_i)}

## Prostorna varijacija i gradijent 
Vrijednosti (masene i molarne) koncentracije različite u prostoru pokreću fenomen difuzije.

## Reference 
Kategorija:Koncentracija
Kategorija:Gustoća mase