Die Konzentration gelöster Stoffe ist ein Begriff, der verwendet wird, um Gemische zu beschreiben, und definiert, wie viel eines Stoffes, der als gelöster Stoff bezeichnet wird, in einem anderen, dem sogenannten Lösungsmittel, gelöst wird. Die Konzentration kann je nach Bedarf auf verschiedene Weise beschrieben werden und kann Gewicht, Volumen oder Molekularmasse umfassen. Die Konzentration von Mischungen ist wichtig, da viele chemische Reaktionen davon abhängen, dass die richtige Menge an Reaktanten vorhanden ist, um die Reaktion zu vervollständigen.
Der vielleicht einfachste Weg, die Konzentration gelöster Stoffe zu beschreiben, ist das Gewicht. Eine Person, die eine konsistente Mischung von Salz in Wasser herstellen möchte, könnte beide Materialien wiegen und die Ergebnisse aufzeichnen. Durch wiederholtes Wiegen der gleichen Mengen kann dann die Salzwasserkonzentration reproduziert werden, wodurch äquivalente Mischungen erhalten werden. Eine nach diesem Verfahren hergestellte Mischung wird normalerweise als Mischung in Gewichtsprozent bezeichnet, was definiert, dass Gewichte anstelle von Volumen verwendet wurden.
Das Gewicht pro Volumen ist auch ein übliches Maß für die Konzentration gelöster Stoffe. Eine Menge des gelösten Stoffes wird zuerst mit einer Messwaage abgewogen und dann in einen Behälter gegeben. Das Lösungsmittel wird dann bis zu einer Volumenmarkierung auf dem Behälter hinzugefügt, was zu einem bekannten Mischungsvolumen führt. Die resultierende Mischung wird als Gewicht pro Volumen definiert, wie beispielsweise Pfund pro Gallone oder Gramm pro Liter.
Die Volumenkonzentration der gelösten Stoffe ist möglich, wenn beide Materialien Flüssigkeiten sind, wird jedoch nicht für in Flüssigkeiten gelöste Feststoffe verwendet. Ein markierter Behälter wird verwendet, um das Volumen des gelösten Stoffes und des Lösungsmittels zu messen, dann werden sie gemischt. Die Konzentration wird als Volumenprozent bezeichnet, um zu kennzeichnen, dass beide Materialien im Volumen und nicht im Gewicht vorhanden sind.
Für den Laborgebrauch werden häufig molare oder molale Konzentrationen verwendet, um die für chemische Reaktionen verfügbare Materialmenge genau zu bestimmen. Die Mole eines gelösten Stoffes entsprechen dem Gewicht des Stoffes geteilt durch die Molmasse, die mathematisch aus dem Periodensystem der Elemente bestimmt wird. Ein Wassermolekül enthält beispielsweise zwei Wasserstoffatome und ein Sauerstoffatom. Die Molmasse von Wasserstoff und Sauerstoff kann in jedem veröffentlichten Periodensystem gefunden werden.
Einmal gefunden, wird die Molmasse des Moleküls bestimmt, indem die Molmasse Sauerstoff zu zwei Massen Wasserstoff addiert wird, was den in einem Wassermolekül vorhandenen Atomen entspricht. Die Molmasse hat keine Einheiten, wird aber oft als Gramm pro Mol veröffentlicht; dies kann Pfund pro Mol sein, wenn die Molmassen Pfund sind. Die Anzahl der Mole wird oft durch die chemische Reaktion selbst bestimmt, da Produkte entsprechend ihrer Molmassen reagieren, wenn sich die Moleküle verbinden.
Um zu bestimmen, wie viel gelöster Stoff einer molaren Mischung hinzugefügt werden muss, wird die benötigte Molzahl mit der Molmasse multipliziert, um ein Gewicht zu erhalten. Dieses Gewicht wird in einen Behälter gegeben, und es wird eine bekannte Menge an Lösungsmittelvolumen zugegeben, typischerweise ein Liter oder Gallone, um eine konsistente Konzentration zu erhalten. Das Ergebnis ist ein Mol-pro-Volumen-Verhältnis, das als molare Konzentration des gelösten Stoffes bezeichnet wird. Addiert man das gleiche Gewicht zu einem bekannten Lösungsmittelgewicht, erhält man die Molalkonzentration.