质量浓度

在化学中，质量浓度（mass concentration，${\rho }_i$ 或 ${\gamma }_i$）定义为组分 Template:Mvar 的质量 Template:Mvar 除以相应混合物的体积 Template:Mvar（包括 Template:Mvar 的体积）：

${\rho }_i=\frac{m_i}{V}$

质量浓度常应用于流体混合物，一般可解释作：以“单位流体体积所含物质的质量”来表示“该物质在流体中的浓度”。生活上的运用如空气中的污染物浓度，就是用质量浓度作为计量单位。

对于纯物质（相对于混合物）而言，质量浓度就相当于该纯物质的质量除以体积，即纯物质的密度；由此推演，质量浓度用于混合物的情况下，可视作混合物中某组分的密度。由于质量浓度的符号是 ${\rho }_i$，为避免与组分 Template:Mvar 自身密度 $\rho$ 混淆，有时用 ${\gamma }_i$ 来表示组分 Template:Mvar 的质量浓度。

单位

质量浓度的 SI 单位是 kg/m³（千克/立方米），与 mg/mL 和 g/L 相同。其他单位有 g/(100 mL)，与 g/dL（克/分升）相同；以及 g/L（克/升）也常用。

性质

温度的影响

温度发生变化时，混合物的体积会发生膨胀，质量浓度随之下降。在温度变化较小时，混合物的体积和温度呈线性关系，故质量浓度可以通过下式进行估算：

${\rho }_i=\frac{{\rho }_{i,T_0}}{(1+\alpha \cdot \mathrm{\Delta }T)}$

此处的${\rho }_{i,T_0}$ 是参考温度下的质量浓度，而$\alpha$ 是混合物的热膨胀系数。

归一化关系

混合物中各组分的质量浓度的和等于混合物的密度$\rho$

$\rho =\sum _i{\rho }_i$

与偏微比容的关系

各组分的质量浓度和偏微比容的乘积之和为

$\sum _i{\rho }_i\cdot \overline{v_i}=1$

和纯组分密度的关系

某组分的质量浓度和其自身密度的关系为：

${\rho }_i={\rho }_i^{*}\frac{V_i}{V}$

此处 ${\rho }_i^{*}$ 是该组分自身的密度，$V_i$ 是该组分混合之前所占的体积。

和其他浓度的关系

和摩尔浓度的关系

摩尔浓度$c_i$ 和质量的浓度的转化关系如下：

$c_i=\frac{n_i}{V_i}=\frac{m_i}{M_i{V}_i}=\frac{{\rho }_i}{M_i}$

此处$M_i$是组分$i$的摩尔质量。

和质量百分浓度的关系

质量百分浓度$w_i$和质量浓度的转化关系如下：

$w_i=\frac{m_i}{m}=\frac{{\rho }_{i}V}{\rho V}=\frac{{\rho }_i}{\rho }$

与摩尔分数的关系

摩尔分数$x_i$和质量浓度的换算式为

$x_i=\frac{n_i}{n}=\frac{\frac{m_i}{M_i}}{\frac{m}{M}}=\frac{\frac{{\rho }_{i}V}{M_i}}{\frac{\rho V}{M}}=\frac{{\rho }_i}{\rho }\cdot \frac{M}{M_i}$

$M$ 指的是混合物的平均摩尔质量。

和重量摩尔浓度的关系

对于两组分的混合物, 重量摩尔浓度 $b_i$等于

$b_i=\frac{{\rho }_i}{M_i(\rho -{\rho }_i)}$

参考文献

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