Konzentration (Chemie)

Grundidee

Die Konzentration ist nach DIN 1310 eine Gehaltsangabe, die sich auf das Volumen eines Gemisches bezieht. Sie gibt an, wie viel von einem Stoff, dem betrachteten Solvat, in einem Vergleichsvolumen des Gemisches vorhanden ist. Das Gemisch besteht aus Solvat und Solvens; das Solvens ist der Stoff oder das Stoffgemisch, in dem das Solvat enthalten ist.

Solvat und Solvens können unterschiedliche Aggregatzustände haben. Ein Gemisch kann deshalb auch mehrphasig sein. In solchen Fällen können Solvat und Solvens sogar aus dem gleichen Stoff bestehen. Neben dem betrachteten Solvat können weitere Solvate vorhanden sein. Außerdem können Solvens und Solvat selbst wiederum Gemische sein.

Die Konzentration eines Stoffes in einem Gemisch ist temperaturabhängig, weil Stoffe unterschiedliche Ausdehnungskoeffizienten haben. Sehr geringe Konzentrationen werden als Spuren bezeichnet. In der Medizin wird für die Konzentration eines Stoffes im Blut, Plasma oder Serum auch der Begriff Spiegel verwendet, zum Beispiel Vollblutspiegel, Plasmaspiegel oder Serumspiegel.

Wichtige Konzentrationsangaben

Die Stoffmengenkonzentration oder Molarität gibt die Stoffmenge des Solvates pro Volumen des Gemisches an. Ihre Maßeinheit ist mol/l. Der Begriff Molarität kann sprachlich mit Molalität verwechselt werden.

Die Äquivalentkonzentration oder Normalität ist eine besondere Form der Stoffmengenkonzentration. Dabei bezieht sich die Stoffmengeneinheit Mol auf Äquivalentteilchen, also auf gedachte Bruchstücke realer Teilchen. Dadurch wird die chemische Wertigkeit berücksichtigt. Die Maßeinheit ist mol/l; die frühere Einheit val/l ist veraltet.

Die Massenkonzentration ist definiert als Masse des Solvates pro Volumen des Gemisches. Ihre Einheit ist g/l.

Die Volumenkonzentration ist definiert als Volumen des Solvates pro Volumen des Gemisches. Ihre Einheit ist l/l. Sie ist nicht gleichbedeutend mit dem Volumenanteil, denn der Volumenanteil bezieht sich auf die Summe der Volumina aller Anteile.

Die Teilchendichte oder Partikelkonzentration gibt die Anzahl der Teilchen oder Partikel pro Volumen des Gemisches an. Ihre Einheit ist 1/l.

Normen und ungenaue Verwendung

Die genannten Konzentrationsangaben sind bezogene Größen: Sie sind Quotienten aus Masse, Volumen, Stoffmenge oder Teilchenzahl eines Stoffes und dem Volumen des Gemisches, in dem sich dieser Stoff befindet. Ihre Benennungen folgen DIN 5485, den Benennungsgrundsätzen für physikalische Größen und Wortzusammensetzungen mit Eigenschafts- und Grundwörtern.

Der Begriff Konzentration wird häufig ungenau als allgemeine Gehaltsangabe verwendet. Dann bleibt unklar, ob eine Stoffmengenkonzentration, Massenkonzentration, Volumenkonzentration oder sogar ein Anteil gemeint ist.

Ein Beispiel ist die Angabe % (m/V), die in der Biochemie gelegentlich für einen Massenanteil in Flüssigkeiten verwendet wird. Dabei wird näherungsweise angenommen, dass das Volumen eine Dichte von 1 g/ml hat. Eine Lösung von 1 % (m/V) enthält demnach 10 g/l, meist eines Feststoffs, auch wenn die Dichte nach dem Lösungsvorgang meistens größer als 1 g/ml ist.