Склад багатокомпонентних систем

Найбільш важливою характеристикою розчину є його склад. Він відображає якісну (з яких компонентів розчин складається) і кількісну (у яких концентраціях компонент міститься у розчині) сторони розчину.

Відомі наступні способи вираження їх концентрацій: відсоткова, дольна, молярна, моляльна, нормальна, титр. Більш поширена масова процентна концентрація.

Масова частка i-го компонента у розчині, що містить k компонентів, визначається згідно формули

Масова процентна концентрація використовується при визначенні хімічного складу рідких і твердих речовин, при складанні матеріальних балансів технологічних процесів, у технологічних розрахунках у ряді основних галузей промисловості (гірничодобувної, металургійної, хімічної).

Об'ємні співвідношення компонентів розчину виражають у об'ємних відсотках або в об'ємних частках. Об'ємна частка ф i-го компонента визначається за формулою

Для переведення масових концентрацій до об'ємних і навпаки необхідно використовувати співвідношення

В екології та інших науках концентрації виражають як кількість маси розчиненої речовини в одиниці об'єму (г/л, г/м³ та ін.) або в одиниці маси розчину або розчинника (мг/кг, г/т та ін.).

Мольна частка i-го компонента дорівнює відношенню кількості молей n до суми молей (n₁+n₂+...+⅛) всіх k компонентів розчину. Вона визначається за формулою

де М_і - молекулярна маса i-ї речовини.

Мольна частка для ідеальних газів може бути виражена також через їх тиск p_i і загальний тиск суміші Р

Молярна концентрація (молярність) виражається кількістю молів розчиненої речовини у 1 л розчину. Молярна концентрація залежить від температури, так як об'єм розчину змінюється внаслідок термічного розширення. Тому часто використовують моляльні концентрації, значення яких від температури не залежить.

Моляльність - концентрація розчину, виражена кількістю молей розчиненої речовини у 1000 г розчинника.

Нормальна концентрація, або нормальність розчину, виражається кількістю хімічних еквівалентів Е речовини, що містяться у 1 л розчину.

Титр розчину - це кількість грамів речовини, що міститься у 1 мл розчину. Отже

Однозначно визначити склад багатокомпонентної системи можна лише у тому випадку, якщо вона знаходиться у стані рівноваги, тобто перебуває у такому стані, коли у будь-якій її частині параметри стану постійні і однакові. Щоб забезпечити можливість застосування математичного апарату до розрахунків реальних систем, їх значно спрощують, замінюють ідеальними моделями. Гомогенну газову суміш подають у вигляді суміші ідеальних газів, вважаючи можливим застосовувати до неї і до кожного її компоненту закони ідеальних газів. Існує кілька загальноприйнятих способів вираження складу такої суміші. Для розрахунків процесів, пов'язаних зі зміною тиску у системі, склад суміші зазвичай виражають в одиницях тиску. Згідно з законом Дальтона тиск газової суміші P можна підрахувати, складаючи парціальні тиски її компонентів

Парціальним тиском 1-того компонента називають тиск, який він чинив би при температурі суміші і у тій самій кількості, якщо б один займав весь об'єм суміші.

Об'ємна частка 1-того компонента r₁ виражається відношенням його парціального об'єму до об'єму суміші, молярна частка х1 - кількістю речовини (молей) i-того компонента, віднесеною до кількості речовини (молей) суміші, масова частка g₁ - відношенням маси i-того компонента до маси суміші

Гетерогенні викиди неможливо навіть наближено розглядати як рівноважні системи. Тому властивості газового середовища (дисперсійної фази) і зважених часток (дисперсної фази) розглядають окремо. Склад зважених часток характеризують концентрацією і дисперсністю. Концентрацію дисперсної фази найчастіше представляють як масу часток в одиниці об'єму дисперсійної фази.

У розрахунках параметрів процесів, що перебігають зі зміною температури, зручно виражати концентрації моляльністю, мольними або

масовими частками (відсотками), оскільки їх значення не залежать від температури. Вираження концентрацій складових їх нормальністю полегшує розрахунки процесів у системах з хімічними перетвореннями.

Розбавлені розчини досить точно підпорядковуються законам міжфазової рівноваги Рауля і Генрі. За законом Рауля у рівноважному стані двофазової системи парціальний тиск пари i-того компонента рідкої суміші над розчином пропорційний його мольній частці х_і у розчині

Згідно з законом Генрі, мольна частка i-того компонента пари у розчині при рівноважному стані двофазової системи пропорційна його парціальному тиску в цій системі

Коефіцієнт Генрі залежить від фізико-хімічних властивостей газу, що розчиняється, розчинника, температури системи і встановлюється дослідним шляхом.