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物质含量的表示方式及适用场合2015.12.5刘行云张文李生振刘昊宇潘勋韩畅口腔医学院一、摘要本文总结了有关物质含量的表示方法，并结合实验讨论了各个方法的适用场合。物质含量的常用表示法有质量分数、质量比、体积分数、体积比、摩尔分数、摩尔比、质量摩尔浓度、质量体积浓度、物质的量浓度、ppm和ppb。由于称量方法不同，当涉及到固体时，常用和质量有关、和体积无关的表示法；涉及到气体液体时常用和体积有关、和质量无关的表示法；而和物质的量有关的表示法往往都适用；微量成分常用ppm和ppb。二、前言1、含量与浓度含量是用于定性描述混合物组成的一个大概念,它没有物理量的确切定义,但包括了表示物质含量和成分的所有量。这一概念与人们熟知的“浓度”的概念很相似。浓度是物理化学领域中的一个物理量,规定了组分的相对量。《辞海》(上海辞书出版社,1989年版)中对浓度作了这样的定义:表达溶液中溶剂与溶质存在相对量的一种数量标记。该词条还列出了浓度常用的4种表示方法:①以溶质和溶剂的质量比值表示的浓度;②摩尔分数;③质量摩尔浓度;④物质的量浓度,亦称物质的浓度。美国麦格劳·希尔图书公司(McGraw·Hill)出版的《科学技术百科全书》则列举了3种浓度的标度(concent-rationscales):①百分比浓度:a)质量百分比浓度,常用于医药溶液,如or%的盐水;b)体积百分比浓度,气体混合物难以称重,常表示为体积百分数,如空气含氮78%,液体溶于液体的溶液(如酒精),也可用体积百分数表示。②体积摩尔浓度,每升溶液中溶质的摩尔数，mol/L。③质量摩尔浓度,每千克溶液中溶质的摩尔数(mol/kg)。[1]2、混合分散体系及溶液把一种或几种物质分散在另一种物质中就构成分散体系。其中：被分散的物质称为分散相或分散质；另一种物质称为分散介质或分散剂。分散质及分散剂都可以是气相或液相或固相。按照分散相和分散介质的状态可分为多种不同体系。溶液是由至少两种物质组成的均一、稳定的混合物，被分散的物质（溶质）以分子或更小的质点的形式分散于另一物质（溶剂）中。其中，溶质相当于分散质，溶剂相当于分散剂。溶液可以是气相、液相、固相，通常情况下指的是液相。3、实验十相关的含量表示在实验十中，我们用到的涉及到含量表示方法的物质有：0.02mg/mL的Fe3+标准液，1mol/dm-3的HCl溶液，25%KSCN溶液。而最终得出的Fe3+含量是用ppm来表示的。三、内容1、物质含量的表示方式1.1“分数”表示法1.1.1质量分数质量分数为分散质的质量与分散剂总质量之比。符号为ω，量纲为1，也可用mg/g，g/kg等单位。可用分数或百分数表示，用百分数表示时也称为质量百分浓度。1.1.2摩尔分数或物质的量分数体系中的一种物质的摩尔数与各组分的总摩尔数之比，即为该组分的摩尔分数，符号为x，量纲为1，也可用mmol/mol等单位。可用分数或百分数表示。无论体系由多少种物质组成，其摩尔分数之和总是等于1，及分散质和分散剂摩尔分数之和为1，或100%。1.1.3体积分数相同温度、压力下，混合体系中某组分混合前的体积和混合前各组分的体积总和之比，称为某组分的体积分数。符号为φ，量纲为1，也可用mL/L，cm3/dm3等单位。可用分数或百分数表示。1.2“比”表示法与“分数”表示法类似，但是是混合物中各成分的同类量之比，而不是与总量之比。常用的有摩尔比r，质量比ξ和体积比ψ。需要注意的是正确的规范的表达应为：N，P，K的质量比为2∶1∶2，或写成ξ(N∶P∶K)=2∶1∶2。不能直接写N∶P∶K=2∶1∶2，表意不明。[2]1.3“浓度”表示法1.3.1质量摩尔浓度质量摩尔浓度为分散质的物质的量除以分散剂的质量。符号为m，单位为mol/kg，mol/g等。1.3.2物质的量浓度简称浓度（曾称摩尔浓度），是分散质的物质的量除以分散体系的总体积，即体系的单位体积中所含某组分的物质的量。符号为c，单位为mol/L（或mol/dm3），mmol/L等。1.3.3质量体积浓度体系的单位体积中所含分散质的质量。符号为ρ，单位为g/L，mg/L，mg/mL等。1.4ppm和ppb微量成分的浓度过去常用ppm（10-6，百万分之一）或ppb（10-9，十亿分之一）来表示，可以指质量，也可以指物质的量，有时也指体积。但是按IUPAC的现行规定，ppm和ppb不应再使用。其理由是，这个概念存在模糊之处：①指质量比还是体积比，不明确；②ppb中的billion在欧洲表示1012，而在美国则表示109。[3]2、适用场合2.1根据分散质及分散剂的状态常用的混合体系有气-液、液-液、固-液、气-气、固-固。由于不同状态的物质称量方法不同，常用的含量表示法也不同。而由于体积、质量都可以转为物质的量，因此通常情况下摩尔分数和摩尔比适用于各种状态的体系。2.1.1气-液混合体系气体无法简易的称量出重量，但可用排水法等方法测出体积，因此通常用和质量无关、和体积有关的含量表示方法，如体积分数、体积比、物质的量浓度等。2.1.2液-液混合体系由于用天平或台秤来称量液体很不方便，因此涉及到质量的含量表示法，如质量分数、质量比、质量摩尔浓度等不适用于这种体系。实验室里经常用量筒或容量瓶等来度量液体体积，可以用和体积有关的含量表示方法，如体积分数、体积比、物质的量浓度等。2.1.3固-液混合体系固体物质通常形状都不规则，无法测量或计算出其体积，而液体又不方便测量质量。所以一般用质量体积分数、质量摩尔浓度、摩尔分数、摩尔比来表示。有时候也用质量分数、质量比来表示，但一般不会用到体积分数和体积比。2.1.4气-气混合体系通常用体积分数、体积比、物质的量浓度来表示。2.1.5固-固混合体系通常用质量分数、质量比、质量摩尔浓度来表示。2.2根据溶液配制方法溶液配制方法大致可以分为用固体试剂配置、用液体试剂配置、用气体试剂配置、稀释等方法。大部分都和2.1中根据体系中物质状态不同而划分的含量表示方法一样，需要注意的是其中用固体试剂配置又可分为固体溶于单一的液体、固体溶于混合液体的含量表示方法的不同。2.2.1固体溶质溶于单一的液体溶剂固体一般用质量表示，液体一般用体积表示，因此一般用质量体积浓度表示。而单一的液体试剂测出体积后可以根据密度来算出其质量，因此也可以用质量分数、质量比、物质的量浓度来表示。如本实验中用到的25%的KSCN溶液，是用质量分数来表示物质含量的。2.2.2固体溶质溶于混合的液体溶剂如本实验中用到的0.02mg/mL的Fe3+标准液，由于Fe3+在溶液中易水解，所以一般配置过程中除用水溶解Fe3+晶体外，还应加入酸来抑制其水解。此时，溶剂并非单一的液体，不能根据密度算出其质量，因此无法用质量分数来表示物质含量，用的是质量体积浓度。此种情况下还可用质量摩尔浓度表示。2.2.3其他一般地，“比”表示法适用于几种反应试剂的量固定，且不用经过稀释、定容等步骤的配置方法。而“分数”表示法、“浓度”表示法适用于需要经过稀释、定容，知道配置后体系总量以及其中某种物质的量的配制方法。2.3微量成分为了数值表示的简易方便，微量成分一般用ppm和ppb来表示。这种表示方法比较灵活，对气态混合体系常指物质的量或体积，对液态体系则往往指质量。[3]3、各种表示方法的优点在化学反应中物质的质量比是复杂的，但其间物质的量之比是简单的，所以用摩尔分数、摩尔比来表示含量可以和化学反应直接联系起来。用质量或物质的来表示含量的方法优点是浓度数值不随温度变化，缺点是液体的质量称量起来不方便。用体积相关的含量表示方法优点是方便表示液体、气体的量，缺点是溶液密度或体积随温度略有变化。四、结论含量的表示方法多种多样，它们之间都可互相换算，可以根据需要选择最合适的表示方法。含量表示方法适用场合优缺点摩尔分数摩尔比基本都适用适用面广，可和化学反应联系质量分数质量比多用于固-固体系，固体试剂与单一液体试剂进行配制时；也可用于固-液体系，液-液体系浓度数值不随温度变化；气体液体称量不方便体积分数体积比气-气、气-液、液-液体系，用液体试剂或气体试剂进行配置溶液密度或体积随温度略有变化质量摩尔浓度固-液、固-固体系，固体试剂与混合液体进行配制物质的量浓度气-气、气-液、液-液混合体系质量体积浓度固-液混合体系，固体与混合液体进行配制ppm和ppb微量成分灵活五、参考文献[1]赵红艳等.浅谈科技期刊中表示物质含量和成分的量及其单位[J].学报编辑论丛,1998年第7期[2]周游.含量的定义及表示方法[N].金属矿山,2010年第32期[3]高松.普通化学[M].北京大学出版社,2013年六、小组分工韩畅李生振刘昊宇刘行云潘勋张文查阅文献及讨论√√√√√√撰写论文√ppt制作√√讲稿及课堂演讲√