Koncentrationopeudesta

Koncentrationopeudesta kuvaa, kuinka nopeasti jonkin liuoksen pitoisuus muuttuu ajan kuluessa tietyssä ympäristössä. Käsite on keskeinen kemian, biotieteen, farmakokineetin ja ympäristötieteiden aloilla, joissa pitoisuudet voivat muuttua reaktioiden, sekoittumisen tai massansiirron seurauksena. Koncentrationopeuden arvo voi olla positiivinen (pitoisuus lisääntyy) tai negatiivinen (pitoisuus laskee).

Määritelmä voidaan esittää differentiaalilausekkeena: dC/dt, missä C on pitoisuus ja t aika. Yksiköt ovat yleensä mol/L:n sekunnissa (M/s). Pitoisuuden muutosnopeus riippuu prosessin nopeuslaista, olosuhteista ja sekoituksen määrästä.

Esimerkki: ensimmäisen kertaluvun hajoaminen A -> tuotteet antaa d[A]/dt = -k[A], jolloin [A](t) = [A]0 e^{-kt}. Tämän myötä koncentrationopeus on suurin alussa ja hidastuu ajan kuluessa.

Sovelluksia on farmakokineetassa, jossa lääkeaineen pitoisuus veressä seuraa pitoisuus-aikatason kurvaa absorbtion, jakautumisen, aineenvaihdunnan ja eliminaation yhteistyöstä. Ympäristötieteissä pitoisuusmuutoksia mallinnetaan esimerkiksi saostumis- ja hajoamis-, sekä kulkeutumisprosessien kautta.

Mittaus ja analysointi perustuvat kokeellisiin mittauksiin, kuten spektroskopiaan, kromatografiaan tai sensoreihin, joiden avulla pitoisuus voidaan päätellä. Kerättyjä tietoja sovitetaan rate-lakeihin tai differentiaaliyhtälöihin, joista voidaan päätellä nopeusvakioita ja prosessin dynamiikkaa.