Как се преобразува от моларност в части на милион или ppm?

Концентрацията е една от най-важните характеристики, която определя състава на разтвора. Това е интензивно свойство на разтворите, което показва връзката между количеството разтворено вещество и или количеството разтвор (в повечето случаи), или количеството разтворител (в случай на молалност, например). Това може да бъде изразено в различни единици в зависимост от контекста, в който ще се използва, а също и в зависимост от това колко концентрирано или разредено е разтвореното вещество в разтворителя.

Поради същите причини, поради които не бихме изразили размера на клетка в километри или разстоянието от Земята до планетата Марс в нанометри, трябва внимателно да изберем кои единици за концентрация са най-подходящи във всяка ситуация и за всяко ниво на концентрация.

Освен това концентрациите могат да бъдат изразени и във физически единици, които се основават на величини като маси и обеми, или в химични единици, в които количествата разтворено вещество и/или разтворител и/или разтвор се изразяват като брой на частици, молове, еквиваленти или други.

Независимо от горното, разтворът има само една концентрация и знанието как да се трансформира тази концентрация между различните съществуващи единици е основно умение за всеки студент по химия.

В тази статия показваме как да преобразуваме или преобразуваме концентрацията от моларност в части на милион или ppm.

Какво е моларност?

Моларността, представена със символа М, е една от най-широко използваните единици за концентрация от химиците. Това е химическа единица за концентрация, която показва броя молове разтворено вещество, присъстващо на литър разтвор. Математически моларността се дава по следната формула.

където n _sto е броят на моловете разтворено вещество и V _sol е обемът на разтвора, изразен в литри. Използвайки връзката между моловете и масата, която е n=m/MM, горната формула може да бъде написана като масата на разтвореното вещество в грамове и неговата моларна маса в g/mol.

където m _това е масата на разтвореното вещество в грамове, а MM _това е моларната маса на разтвореното вещество, изразена в g/mol.

Какво представляват части на милион?

За разлика от моларността, части на милион съответстват на физическа единица концентрация. Това показва колко „части“ от разтвореното вещество има за всеки милион „части“ от разтвора. В този смисъл това е подобна концепция на процентите, само че се основава на милион вместо на 100 части разтвор.

Под „части“ от разтвореното вещество и разтвора се разбира или масата, или обемът, така че има 3 вида ppm, които са:

• Части на милион маса/маса или ppm m/m
• Части на милион маса/обем или ppm m/V
• Части на милион обем/обем или ppm V/V

Двете най-често използвани и тези, които обикновено се трансформират в моларност и обратно, са ppm m/m и ppm m/V. И в двата случая това е много малка единица за концентрация, идеална за изразяване на концентрацията на много разредени разтвори.

Части на милион маса/маса

Има два различни начина за изразяване на формулата за изчисляване на ppm. Едната е подобна на процентната формула, но се умножава по 10 ⁶ (един милион) вместо по 100, а другата е интегриране на фактора 10 ⁶ в трансформация на единица:

В първия случай всяка единица за маса може да се използва за разтвореното вещество и разтвора, стига да са еднакви. Във втория случай масата на разтвореното вещество трябва да бъде изразена в милиграми, ако количеството на разтвора е изразено в килограми. За да преобразуваме моларността в ppm m/m, ще използваме втората формула, тъй като тя е най-често използваната.

Тази формула ни позволява да разберем ppm m/m като милиграми разтворено вещество, налични за всеки килограм разтвор.

Части на милион маса/обем

В случай на ppm m/V те се изчисляват по следната формула:

По силата на това обикновено се казва, че ppm m/V представлява милиграмите разтворено вещество, налично на литър разтвор.

Как се преобразува от моларност в ppm?

Разбира се, преобразуването от моларност в ppm зависи от това дали искате да преобразувате в ppm m/V или ppm m/m. По принцип, когато не посочите кои ppm е, е доста безопасно да приемете, че е ppm m/V, така че нека започнем с това преобразуване.

Преобразуването между единиците на концентрация винаги може да се извърши по два различни начина, по силата на факта, че това е интензивно свойство:

• Приемане на произволно количество разтвор и определяне на количеството разтворено вещество и след това използване на тези данни във формулата за новата единица концентрация, или
• Комбиниране на двете формули за получаване на нова формула, която дава концентрация на базата на другата.

Първото е по-лесно за разбиране, докато второто е много по-лесно и по-бързо за прилагане, след като имате формулата.

Формула за преобразуване от моларност в части на милион m/V

Тъй като искаме да определим ppm m/V, първо трябва да намерим масата на разтвореното вещество в милиграми от моларността. За да постигнете това, достатъчно е да изчистите масата на разтвореното вещество от формулата за моларност:

Но тази маса е в грамове и ни трябва в милиграми, така че добавяме подходящия коефициент на преобразуване :

Сега заместваме този израз във формулата за ppm m/V и това е:

След анулиране на обемите на разтвора (и двата в L), формулата остава:

Нека да видим и двата метода в действие чрез примери.

Пример 1

Определете концентрацията в ppm m/V на разтвор, съдържащ Pb ²⁺ йони при концентрация от 2.83.10 ^-5 mol.

Разтвор: Ако концентрацията е 2,83.10 ^-5 mol/L, това означава, че в 1 L разтвор има 2,83.10 ^-5 mol Pb ²⁺ йони . Моларната маса на оловото е 207,2 g/mol, така че масата на оловото в 1 L разтвор е:

Сега прилагаме формулата ppm m/V, като знаем, че обемът на разтвора е 1 L (приема се), а масата на разтвореното вещество е 5,86 mg (изчислено от предполагаемото количество разтвор):

Пример 2

Преобразувайте 0,145 mol/L концентрация на натриеви йони (Na ⁺ ) в части на милион m/V.

Решение: В този случай ще използваме формулата, за да илюстрираме колко е проста. Единственото нещо, което ни липсва, е моларната маса на натрия, която е 22,99 g/mol.

Формула за преобразуване от моларност в части на милион m/m

Както и в предишния случай, това преобразуване може да се извърши по два начина. След това се извежда формулата за преобразуване на моларността в ppm m/m.

Ще започнем от изразяването на милиграмите разтворено вещество от моларността.

Проблемът в този случай е, че ppm m/m е по отношение на масата на разтвора, а не обема на разтвора, както се вижда в тази формула. Поради тази причина, преди да заместим този израз във формулата за ppm m/m, трябва да се знае плътността на разтвора, за да се преобразува обемът му в маса:

Обемът в моларност е в литри и се интересуваме от масата на разтвора в килограми (защото така е във формулата за ppm m/m), така че плътността трябва да бъде в kg/L. Повечето плътности обаче се отчитат в g/mL, така че трябва да се включи и коефициент на преобразуване:

Комбинирайки този израз, този на масата на разтвореното вещество в милиграми и формулата на ppm m/m и след премахване на масите на разтвора, получаваме:

Пример 3

Определете концентрацията в милиграми разтворено вещество на килограм разтвор за 0,050 моларен разтвор на солна киселина, като знаете, че разтворът има плътност 1,025 g/mL.

Решение: В този случай просто включете данните във формулата, за да преобразувате моларността в части на милион, и сте готови. Моларната маса на HCl е 36,46 g/mol:

Препратки

https://www.quimicas.net/2015/05/ejemplos-de-ppm-partes-por-millon.html