Produktkoncentrationer

Produktkoncentrationer betegner mængden af produkter i et kemisk system og angives ofte som mol per liter (mol/L) i opløsninger. I gasfase og procesdesign omtales de også som partialtryk eller molfraktioner. Koncentrationerne ændrer sig, når reaktanter omdannes til produkter, og påvirkes af temperatur, tryk og opløsningsmiddel.

Måling og beregning af produktkoncentrationer sker ved en række metoder. Analytiske teknikker såsom titrering og instrumentelle metoder bruges til direkte måling, mens spektroskopiske metoder kan give koncentrationer indirekte gennem kalibrering. Beer-Lambert-loven bruges ofte til opløsninger: c = A/(ε·l), forudsat at absorptionskoefficienten ε og vejens længde l er kendte. I gasfase kan forholdet mellem koncentration og tryk beskrives ved den ideelle gaslov (PV = nRT). I praksis fastsættes koncentrationer også gennem balancer i hele systemet og ved hjælp af omdannelse mellem reaktanter og produkter.

Dynamik og tidsafhængighed: I en tidsbegrænset reaktion ændrer produktkoncentrationerne sig efter hastighedsligninger. For en simpel irreversibel reaktion A → P med hastighed k er d[P]/dt = k[A], og d[A]/dt = -k[A]. For mere komplekse eller reversible reaktioner bruges generelle rateudtryk som v_f og v_r, hvor d[P]/dt = v_f − v_r. Ved ligevægt er forholdet mellem koncentrationerne givet ved ligevægtsudtryk som Kc = [P]^νP / ([A]^νA [B]^νB) for kemiske reaktioner, og Kp anvendes i gasfase.

Praktisk betydning: Kontrol af produktkoncentrationer er central i procesdesign, kvalitetssikring og sikkerhedsforanstaltninger. Overvågning og justering af feed, temperatur og tryk, samt brug af katalysatorer, hjælper med at opnå ønskede udbytter og renhed. Avancerede målemetoder og inline-sensorer støtter konstant kontrol af koncentrationerne i industrielle processer.