Főmenü megnyitása

A nátrium-klorid vizes oldatának fizika és fizikai-kémiai tulajdonságai SI mértékegységrendszerben, az IUPAC General Chemistry terminológiai előírásai alapján. Az értékek 100-zal való szorzásával a százalék mértékegységhez jutunk.

Tartalomjegyzék

SűrűségSzerkesztés

 
Koncentráció–sűrűség
 
koncentráció–sűrűség, literre
 
tömegkoncentráció–sűrűség
 
tömegtört–sűrűség ábra
 
móltört–tömegtört ábra
 
tömegarány–sűrűség ábra
sűrűség tömegtört móltört tömegkoncentráció koncentráció tömegarány összetétel
oldatra oldószerre
kg/m³ kg/kg mol/mol kg/m³ mol/m³ mol/L kg/kg kg/m³ kg/L
997,0 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00
1005,34 0,01 0,0031 10,05 172,0 0,172 0,0101 10,08 0,0101
1012,46 0,02 0,0063 20,25 346,5 0,346 0,0204 20,37 0,0204
1026,80 0,04 0,0127 41,07 702,8 0,703 0,0417 41,59 0,0416
1041,27 0,06 0,0193 62,48 1069,0 1,069 0,0638 63,71 0,0637
1055,89 0,08 0,0261 84,47 1445,4 1,445 0,0870 86,80 0,0868
1070,68 0,10 0,0331 107,07 1832,0 1,832 0,1111 110,91 0,1109
1085,66 0,12 0,0403 130,28 2229,2 2,229 0,1364 136,12 0,1361
1100,85 0,14 0,0478 154,12 2637,1 2,637 0,1628 162,50 0,1625
1116,21 0,16 0,0555 178,59 3055,9 3,056 0,1905 190,13 0,1901
1131,90 0,18 0,0634 203,74 3486,2 3,486 0,2195 219,12 0,2191
1147,79 0,20 0,0715 229,56 3927,9 3,928 0,2500 249,55 0,2496
1163,95 0,22 0,0800 256,07 4381,5 4,382 0,2821 281,54 0,2815
1180,40 0,24 0,0887 283,30 4847,4 4,847 0,3158 315,22 0,3152
1197,07 0,26 0,0977 311,26 5325,9 5,326 0,3514 350,72 0,3507
1197,78 0,264 0,0994 315,53 5398,9 5,399 0,3580 357,36 0,3574
telített oldat
2165,00 1,00 1,00 2165,00 37044,6 37,0446
vízmentes nátrium-klorid

TérfogatSzerkesztés

Vizsgáljuk meg, mekkora lehet a 20% tömegtörtű sóoldat térfogata. A komponensek például:

komponens tömeg sűrűség térfogat
NaCl 0,2 kg 2165 kg/m3 92,166 10−6
H2O
0,8 kg 998 kg/m3 801,603 10−6
összeg 1 kg 893,769 10−6
komponens tömeg sűrűség térfogat
oldat 1 kg 1147,79 kg/m3 871,239 10−6

Az oldat térfogata kisebb, mint a komponensek összeadásából számítható térfogat. Ennek magyarázata, hogy a nátrium-klorid ionos oldat. A valóságos oldatban a nátrium- és a klóratomokhoz négy-négy vízmolekula kapcsolódik a Coulomb-erők hatására, polaritástól függően. Ezért az oldat térfogata kisebb, mint, ami a kiinduló komponensek térfogatából számítható lenne.

A moláris térfogatcsökkenés képlete:

 

Ahol x1 és x2 a komponensek móltörtje, M1 és M2 a moláris tömegük; V1 és V2 a moláris térfogatuk, ρ az oldat sűrűsége

Számítási módszerekSzerkesztés

A tömegarány (mass ratio) számítása a tömegtörtből (mass fraction):

  (oldószerre)

Tömegtört a tömegarányból:

  (oldatra)

Mólarány (amount of substance ratio) a móltörtből (amount fraction):

  (oldószerre)

Móltört a mólarányból:

  (oldatra)

Móltört a tömegtörtből:

 

ahol x1 az első komponens (az oldott anyag) móltörtje, w1 az első komponens tömegtörtje, M1 az első komponens moláris tömege, M2 a második komponens (az oldószer) moláris tömege.

A γ tömegkoncentrációt a w tömegtörtből az oldat ρ sűrűségével számíthatjuk:  , majd ebből az anyagmennyiség-koncentrációt az oldott anyag moláris tömegével:  

A γ tömegkoncentráció (mass concentration) az oldott anyag tömegének és az egész oldat térfogatának hányadosa. A kémiában szokásos ezt a hányadost csak az oldószer térfogatára számítani (angolul: mass per volume ratio). SI mértékegysége mindkettőnek kg/m³. Tekinteve, hogy a moláris térfogatcsökkenés értéke általában ismeretlen, ezen mennyiségek mérőszámát egymásba átszámítani eléggé körülményes.

Az adatok jelentős része molalitás mértékegységében található: az oldott anyag anyagmennyisége osztva az oldószer tömegével, mol/kg. Ezt a víz sűrűségével szorozva a koncentrációhoz hasonló mennyiséget kapunk: mol/m³ (a nevezőben itt az oldószer térfogata szerepel). Ebből a valóságos koncentráció csak akkor számítható, ha ismerjük az oldásnál létrejövő térfogatváltozást.

Az m molalitást r mólarányba az oldószer M moláris tömegével számíthatjuk át  , ebből a móltört a fenti képlettel számítható

TörésmutatóSzerkesztés

Az adatok forrása:[1] (Topac Inc.)

tömegtört Brix * törésmutató tömegkoncentráció koncentráció móltört
kg/kg % nD kg/m³ mol/m³ mol/L mol/mol
0,000 0,000 1,3330 0,0 0,0 0,0000 0,0000
0,010 0,013 1,3348 10,1 172,0 0,1720 0,0031
0,020 0,025 1,3366 20,2 346,5 0,3465 0,0063
0,030 0,037 1,3383 30,6 523,3 0,5233 0,0094
0,040 0,048 1,3400 41,1 702,8 0,7028 0,0127
0,050 0,060 1,3418 51,7 884,5 0,8845 0,0160
0,060 0,072 1,3435 62,5 1069,0 1,0690 0,0193
0,070 0,084 1,3453 73,4 1255,8 1,2558 0,0227
0,080 0,095 1,3470 84,5 1445,4 1,4454 0,0261
0,090 0,106 1,3488 95,7 1637,4 1,6374 0,0296
0,100 0,117 1,3505 107,1 1832,0 1,8320 0,0331
0,110 0,128 1,3523 118,6 2029,6 2,0296 0,0367
0,120 0,149 1,3541 130,3 2229,2 2,2292 0,0403
0,130 0,151 1,3558 142,1 2431,9 2,4319 0,0440
0,140 0,161 1,3576 154,1 2637,1 2,6371 0,0478
0,150 0,172 1,3594 166,3 2845,1 2,8451 0,0516
0,160 0,184 1,3612 178,6 3055,9 3,0559 0,0555
0,170 0,195 1,3630 191,1 3269,8 3,2698 0,0594
0,180 0,206 1,3648 203,7 3486,2 3,4862 0,0634
0,190 0,217 1,3666 216,6 3705,5 3,7055 0,0674
0,200 0,227 1,3684 229,6 3927,9 3,9279 0,0715
0,210 0,238 1,3703 242,7 4152,7 4,1527 0,0757
0,220 0,249 1,3721 256,1 4381,5 4,3815 0,0800
0,230 0,260 1,3740 269,5 4612,0 4,6120 0,0843
0,240 0,271 1,3759 283,3 4847,4 4,8474 0,0887
0,250 0,281 1,3778 297,0 5081,9 5,0819 0,0932
0,260 0,292 1,3797 311,3 5325,9 5,3259 0,0977
0,264 0,296 1,3804 316,7 5419,8 5,4198 0,0996
telített oldat

ViszkozitásSzerkesztés

 
A viszkozitás az összetételi arány függvényében

Adatok J. Phys. Chem. Ref. Data. szerint 20 °C-on és atmoszferikus nyomáson:[2]

molalitás tömegtört dinamikai viszkozitás kinematikai viszkozitás
mol/kg kg/kg mPa s 10−6 m²/s
0 0 1,002 1,0037
0,5 0,028 1,0432 1,0244
1 0,052 1,0903 1,0506
1,5 0,081 1,1435 1,0824
2 0,105 1,2032 1,1198
2,5 0,127 1,2697 1,1629
3 0,150 1,3432 1,2117
3,5 0,170 1,4242 1,2663
4 0,190 1,5129 1,3269
4,5 0,0208 1,6097 1,3934
5 0,226 1,7148 1,4661
5,5 0,243 1,8284 1,5448
6 0,260 1,9508 1,6297

Oldatok viszkozitásának becslését (excess viscosity) a következő egyenlettel lehet számítani:

 

ahol x a komponensek móltörtje és η a dinamikai viszkozitási együtthatója

Felületi feszültségSzerkesztés

 
A felületi feszültség az összetételi arány függvényében

[3] szerint nullától 3,13 mólos oldatig növelve az összetételi arányt, 72,1-ről 77,7 mN/m-re növekszik az oldat felületi feszültsége. Mérését a [4] ismerteti

További adatok a wikipédiában: 6 mólos oldatnál (6 mól per liter) 82,55 mN/m, illetve [5] alapján

felületi feszültség tömegtört tömegkoncentráció koncentráció
mN/m kg/kg kg/m3 mol/m3
72,5 0,00 0,0 0
74,4 0,05 51,7 884
76,2 0,10 107,1 1832
77,9 0,15 166,3 2845
79,7 0,20 229,6 3928
81,4 0,25 297,2 5085
81,8 0,264 312,8 5325
telített oldat (atmoszferikus nyomáson, 20 °C hőmérsékleten)

Fajlagos hőkapacitásSzerkesztés

Fajlagos hőkapacitás és viszkozitás:[6] (grafikus formában), ennek értelmében 4300 J/kg K-től 3300 J/kg K-ig csökken, a tömegtört függvényében a telített oldatig

HivatkozásokSzerkesztés

  1. Topac Inc. The Instrumentation Company
  2. Kestin, Joseph, H. Ezzat Khalifa, Robert J. Correia (1981). Tables of the Dynamic Kinematic Viscosity of Aqueous NaCl Solutions in the Temperature Range 20-150°C and the Pressure Range 0.1-35 MPa. J. Phys. Chem. Ref. Data. 10 (1), 71. o. DOI:10.1063/1.555641. (Hozzáférés ideje: 2012. október 10.)  
  3. IEEE Journal of Quantum Electronics
  4. National Center for Biotechnology Information közleménye
  5. International Journal of Themophysics Horibe, Fukusako, Yamada
  6. Engineering Toolbox A nátrium-klorid oldat adatai

ForrásokSzerkesztés