23. Определение концентрации компонентов
И ПЛОТНОСТИ СПЛАВОВ
Концентрация - величина, определяющая содержание компонента в смеси, растворе, сплаве. Способы выражения концентрации различные.
В физике концентрация – n - это количество частиц в единице объема
; [c]
= M-3
в СИ.
По этой формуле определяют число атомов или молекул в единице объема, а также концентрацию электронов, дырок и др.
Долевая (относительная) концентрация Сm по массе есть отношение массы компонента mi к общей массе смеси m
.
По этой формуле чаще всего определяют концентрацию компонента (по массе) в сплавах. Например, в бинарном сплаве А10В90 содержится 10масс.% компонента А и 90масс.% компонента В.
Атомная (молекулярная) долевая концентрация Сат – это отношение содержащегося в смеси числа атомов (молекул) Nx компонента к числу атомов (молекул) всех компонентов N
.
Мольная долевая концентрация С - это отношение содержащегося в смеси числа молей х одного из компонентов к общему числу молей вещества
С х/.
Концентрации Сm ,Сат ,С выражаются в виде дроби, либо в процентах. Относительная концентрация Сат чаще всего используется для нахождения концентрации вакансий, либо атомов примесей. В этом случае под Nx подразумевают число вакансий, либо инородных атомов, а под N– число узлов кристаллической решетки, либо общее число позиций, которые могут быть заняты атомами примесей (обычно их также приравнивают к числу узлов в кристаллической решетке).
Молярная концентрация С удобна для определения концентрации компонента в смеси газов, либо в растворе жидкости.
Моль раствора М – количество раствора, при котором число молей каждого компонента равно его молярной доле
,
где
-
молярная массаi-гокомпонента.
Молярность – число молей вещества в 1 литре раствора (моль/л или моль/м3)
.
Мольность – число молей вещества в 1 кг растворителя (моль/кг)
.
Титр – масса вещества 1 мл раствора
.
Объемная
концентрация
-отношение
объема Vx,
занимаемого компонентом к общему объему
V
системы
.
Концентрация
компонента по плотности
-
отношение массы компонентаm
к объему системы V
, 
.
Согласно системе СИ к концентрации относят только массовую Сm и молярную С концентрации. Все остальные характеристики содержания компонента не являются концентрациями.
При изготовлении сплавов часто возникают практические задачи по определению плотности сплавов, атомной Са , массовой Сm и молярной С концентраций сплавов, а также молярной массы сплава М. Приведем наиболее распространенные методы вычисления этих параметров для бинарных и тройных сплавов.
Бинарные сплавы
Задача №1.
Определить
относительное содержание компонентов
и
по массе, если известны плотности
компонентов
и смеси
, 
,
, 
,
,
, 
,
из
этой системы находим
или
, откуда
,
следовательно,
.
Тогда
.
(23.1)
Аналогично 
,
(23.2)
или 
, (или
100%).
Например,
для сплава олово-свинец с плотностью
=102/см3
имеем
.
Задача № 2.
Найти
плотность
сплава, если известны массыm1,
m2
и
плотности
и
компонентов
,
,
,
,
,
. (23.3)
Например,
для сплава олова и свинца при
и
имеем
.
Задача № 3.
Найти
плотность
для сплава при заданных концентрациях
и
компонентов и их плотностях
и
.
,
.
(23.4)
Например,
для сплава олова с свинцом при
получим
.
Задача № 4.
Найти
массу m2
второго
компонента в сплаве при известной массе
m1
первого компонента и его массовой
концентрации
.
.
(23.5)
Задача № 5.
Найти
атомный процент
,
компонентов
сплава, если известны их массы и
молекулярные массы.
;
, (23.6) 
.
(23.7)
Задача № 6.
Найти
молярный процент
компонентов сплава, если известны их
молярные массыМ1,
М2
и
массы компонентов m1
и m2..
, (23.8) 
.
(23.9)
Задача № 7.
При
известных атомных концентрациях
компонентов
и
найти массовые концентрации
и
.
, (23.10)
.
(23.11)
Задача № 8.
При
известных массовых концентрациях
и
компонентов найти атомные концентрации
компонентов.
,
, (23.12) 
.
(23.13)
Задача № 9.
По
массовым концентрациям
и
найти молярные концентрации
и
.
, (23.14) 
.
(23.15)
Задача № 10.