Nátrium-klorid-oldat
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.
Sűrűség
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/a/a9/Salt_20_grad_amount_concentration.png/120px-Salt_20_grad_amount_concentration.png)
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/7/70/Salt_20_grad_amount_conc_liter.png/120px-Salt_20_grad_amount_conc_liter.png)
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 |
Térfogat
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 m³ |
H2O | 0,8 kg | 998 kg/m3 | 801,603 10−6 m³ |
összeg | 1 kg | 893,769 10−6 m³ | |
komponens | tömeg | sűrűség | térfogat |
oldat | 1 kg | 1147,79 kg/m3 | 871,239 10−6 m³ |
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 kloridionokhoz 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 módszerek
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
Törésmutató
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 |
- Brix: a cukorrefraktométer által mutatott érték
Viszkozitás
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/8/8e/NaCl_viszk_magyar.png/200px-NaCl_viszk_magyar.png)
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 feszültség
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/a/ae/Salt_mixture_surface_tension.png/120px-Salt_mixture_surface_tension.png)
[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 hőkapacitás
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
Hivatkozások
- ↑ Topac Inc. The Instrumentation Company
- ↑ 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. [2012. október 10-i dátummal az eredetiből archiválva]. DOI:10.1063/1.555641. (Hozzáférés: 2012. október 10.)
- ↑ IEEE Journal of Quantum Electronics
- ↑ National Center for Biotechnology Information közleménye
- ↑ International Journal of Themophysics[halott link] Horibe, Fukusako, Yamada
- ↑ Engineering Toolbox A nátrium-klorid oldat adatai
Források
- National Physical Laboratory Oldhatóság tömegarányban
- Salt Institute ASTM D 632 szerinti adatokkal
- Lengyel, Béla. Általános és szervetlen kémiai praktikum. Budapest: Nemzeti Tankönyvkiadó (1999). ISBN 9631903680
- Neumüller, O. A.. Römpp Vegyészeti lexikon. Műszaki Könyvkiadó (1981). ISBN 963-103-813-0
- NIST Archiválva 2011. június 22-i dátummal a Wayback Machine-ben Viszkozitás adatok (molalitásra)
- Computer Support Group Adatok 5 és 25%-os sóoldatra
- DDBST Archiválva 2011. július 18-i dátummal a Wayback Machine-ben A nátrium-klorid viszkozitása magas hőmérsékleten
- D. F. Grant-Taylor[halott link] Moláris térfogatcsökkenés értékei magas hőmérsékleten és nyomáson
- J. Kestin and I. R. Shanklan[halott link] Viszkozitás magas nyomáson és hőmérsékleten
- IUPAC A 2.10 General Chemistry fejezetben engedélyezett megnevezéseket és mértékegységeket használtuk
- Instructions to Authors terminológia és mértékegységek