Tabla de Contenidos
Koncentration er en af de vigtigste egenskaber, der definerer sammensætningen af en opløsning. Dette er en intensiv egenskab ved opløsninger, der angiver forholdet mellem mængden af opløst stof og enten mængden af opløsning (i de fleste tilfælde) eller mængden af opløsningsmiddel (i tilfælde af molalitet, for eksempel). Dette kan udtrykkes i forskellige enheder, afhængigt af den sammenhæng, det skal bruges i, og også afhængigt af, hvor koncentreret eller fortyndet det opløste stof findes i opløsningsmidlet.
Af de samme grunde, som vi ikke ville udtrykke størrelsen af en celle i kilometer eller afstanden fra Jorden til planeten Mars i nanometer, skal vi nøje udvælge, hvilke koncentrationsenheder der er mest passende i hver situation og for hvert koncentrationsniveau.
Derudover kan koncentrationer også udtrykkes i fysiske enheder, som er baseret på størrelser som masser og rumfang, eller i kemiske enheder, hvor mængderne af opløst stof og/eller opløsningsmiddel og/eller opløsning er udtrykt i antal af partikler, mol, ækvivalenter eller andet.
Uanset ovenstående har en opløsning kun en enkelt koncentration, og at vide, hvordan man transformerer denne koncentration mellem de forskellige eksisterende enheder, er en grundlæggende færdighed for enhver kemistuderende.
I denne artikel viser vi, hvordan man transformerer eller konverterer koncentration fra molaritet til ppm eller ppm.
Hvad er molaritet?
Molaritet, repræsenteret ved symbolet M, er en af de mest udbredte koncentrationsenheder af kemikere. Det er en kemisk koncentrationsenhed, der angiver antallet af mol opløst stof pr. liter opløsning. Matematisk er molaritet givet ved følgende formel.
hvor n sto er antallet af mol opløst stof og V sol er volumenet af opløsningen udtrykt i liter. Ved at bruge forholdet mellem mol og masse, som er n=m/MM, kan ovenstående formel skrives i form af massen af opløst stof i gram og dets molære masse i g/mol.
hvor m dette er massen af det opløste stof i gram og MM dette er molmassen af det opløste stof udtrykt i g/mol.
Hvad er dele per million?
I modsætning til molaritet svarer dele pr. million til en fysisk koncentrationsenhed. Dette angiver, hvor mange “dele” af opløst stof der er for hver million “dele” af opløsningen. I denne forstand er det et begreb, der ligner procenter, kun ved at det er baseret på en million i stedet for 100 dele opløsning.
Ved “dele” af opløst stof og opløsning forstås enten massen eller volumenet, så der er 3 typer ppm, som er:
- Parts per million masse/masse eller ppm m/m
- Parts Per Million Masse/Volume eller ppm m/V
- Parts per million volumen/volumen eller ppm V/V
De to mest anvendte og dem, der normalt omdannes til molaritet og omvendt, er ppm m/m og ppm m/V. I begge tilfælde er det en meget lille koncentrationsenhed, ideel til at udtrykke koncentrationen af meget fortyndede opløsninger.
Parts per million masse/masse
Der er to forskellige måder at udtrykke formlen til beregning af ppm på. Den ene ligner procentformlen, men multiplicerer med 10 6 (en million) i stedet for 100, og den anden er at integrere faktoren 10 6 i en enhedstransformation:
I det første tilfælde kan enhver masseenhed bruges til det opløste stof og opløsningen, så længe de er ens. I det andet tilfælde skal massen af det opløste stof udtrykkes i milligram, hvis mængden af opløsning er udtrykt i kilogram. For at konvertere molaritet til ppm m/m vil vi bruge den anden formel, da den er den hyppigst anvendte.
Denne formel giver os mulighed for at forstå ppm m/m som milligram opløst stof, der er til stede for hvert kilogram opløsning.
Parts per million masse/volumen
I tilfælde af ppm m/V beregnes disse med følgende formel:
I kraft af dette siges det normalt, at ppm m/V repræsenterer milligram opløst stof pr. liter opløsning.
Hvordan konverterer man fra molaritet til ppm?
Omregningen fra molaritet til ppm afhænger naturligvis af, om man vil konvertere til ppm m/V eller ppm m/m. Generelt, når du ikke angiver, hvilken ppm det er, er det ret sikkert at antage, at det er ppm m/V, så lad os starte med denne konvertering.
Konverteringer mellem koncentrationsenheder kan altid udføres på to forskellige måder i kraft af, at det er en intensiv egenskab:
- Antage en hvilken som helst mængde opløsning og bestemme mængden af opløst stof og derefter bruge disse data i formlen for den nye koncentrationsenhed, eller
- Kombination af de to formler for at opnå en ny formel, der giver en koncentration baseret på den anden.
Den første er lettere at forstå, mens den anden er meget nemmere og hurtigere at anvende, når først du har formlen.
Formel til at konvertere fra molaritet til ppm m/V
Da vi ønsker at bestemme ppm m/V, skal vi først finde massen af opløst stof i milligram ud fra molaritet. For at opnå dette er det nok at fjerne massen af opløst stof fra molaritetsformlen:
Men denne masse er i gram, og vi har brug for den i milligram, så vi tilføjer den passende konverteringsfaktor :
Nu erstatter vi dette udtryk i ppm m/V-formlen, og det er det:
Efter annullering af opløsningens volumener (begge i L), forbliver formlen:
Lad os se begge metoder i aktion ved hjælp af eksempler.
Eksempel 1
Bestem koncentrationen i ppm m/V af en opløsning indeholdende Pb 2+ ioner i en koncentration på 2.83.10 -5 molær.
Opløsning: Hvis koncentrationen er 2,83,10 -5 mol/L, betyder det, at der i 1L opløsning er 2,83,10 -5 mol Pb 2+ ioner . Den molære masse af bly er 207,2 g/mol, så massen af bly til stede i 1 L opløsning er:
Nu anvender vi ppm m/V-formlen, vel vidende at opløsningens volumen er 1 L (antaget), og massen af opløst stof er 5,86 mg (beregnet ud fra den antagne mængde opløsning):
Eksempel 2
Konverter en koncentration på 0,145 mol/L af natriumioner (Na + ) til ppm m/V.
Løsning: I dette tilfælde vil vi bruge formlen til at illustrere, hvor simpelt det er. Det eneste, vi mangler, er den molære masse af natrium, som er 22,99 g/mol.
Formel til at konvertere fra molaritet til ppm m/m
Som i det foregående tilfælde kan denne konvertering udføres på to måder. Dernæst udledes formlen til at omdanne molaritet til ppm m/m.
Vi vil tage udgangspunkt i udtrykket af milligram opløst stof fra molaritet.
Problemet i dette tilfælde er, at ppm m/m er i form af opløsningens masse og ikke opløsningens volumen, som det fremgår af denne formel. Af denne grund, før du erstatter dette udtryk i ppm m/m-formlen, skal densiteten af opløsningen være kendt for at konvertere dens volumen til masse:
Volumenet i molaritet er i liter, og vi er interesseret i opløsningens masse i kilogram (fordi det er sådan i ppm m/m formlen), så massefylden skal være i kg/L. De fleste tætheder er dog rapporteret i g/ml, så en konverteringsfaktor skal også inkluderes:
Ved at kombinere dette udtryk, massen af det opløste stof i milligram og formlen for ppm m/m, og efter at have annulleret masserne af opløsningen, får vi:
Eksempel 3
Bestem koncentrationen i milligram opløst stof pr. kilogram opløsning for en 0,050 molær opløsning af saltsyre, vel vidende at opløsningen har en densitet på 1,025 g/ml.
Løsning: I dette tilfælde skal du blot sætte dataene ind i formlen for at konvertere molaritet til dele pr. million, og du er færdig. Den molære masse af HCl er 36,46 g/mol:
Referencer
https://www.quimicas.net/2015/05/ejemplos-de-ppm-partes-por-millon.html
