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Die Konzentration ist eine der wichtigsten Eigenschaften, die die Zusammensetzung einer Lösung definiert. Dies ist eine intensive Eigenschaft von Lösungen, die die Beziehung zwischen der Menge an gelöstem Stoff und entweder der Menge an Lösung (in den meisten Fällen) oder der Menge an Lösungsmittel (z. B. im Fall der Molalität) angibt. Dies kann in verschiedenen Einheiten ausgedrückt werden, je nach Kontext, in dem es verwendet werden soll, und auch je nachdem, wie konzentriert oder verdünnt der gelöste Stoff im Lösungsmittel vorkommt.
Aus den gleichen Gründen, aus denen wir die Größe einer Zelle nicht in Kilometern oder die Entfernung von der Erde zum Planeten Mars in Nanometern ausdrücken würden, müssen wir sorgfältig auswählen, welche Konzentrationseinheiten in jeder Situation und für jeden Konzentrationsgrad am besten geeignet sind.
Darüber hinaus können Konzentrationen auch in physikalischen Einheiten ausgedrückt werden, die auf Größen wie Massen und Volumina basieren, oder in chemischen Einheiten, in denen die Mengen an gelöstem Stoff und/oder Lösungsmittel und/oder Lösung durch die Anzahl ausgedrückt werden Teilchen, Mole, Äquivalente oder andere.
Unabhängig davon hat eine Lösung nur eine einzige Konzentration, und zu wissen, wie man diese Konzentration zwischen den verschiedenen vorhandenen Einheiten umwandelt, ist eine grundlegende Fähigkeit für jeden Chemiestudenten.
In diesem Artikel zeigen wir, wie man die Konzentration von der Molarität in Teile pro Million oder ppm transformiert oder umrechnet.
Was ist Molarität?
Die Molarität, dargestellt durch das Symbol M, ist eine der von Chemikern am häufigsten verwendeten Konzentrationseinheiten. Es ist eine chemische Konzentrationseinheit, die die Anzahl der Mole des gelösten Stoffes pro Liter Lösung angibt. Mathematisch wird die Molarität durch die folgende Formel angegeben.
wobei n sto die Molzahl des gelösten Stoffes und V sol das Volumen der Lösung in Litern ist. Unter Verwendung der Beziehung zwischen Mol und Masse, die n = m / MM ist, kann die obige Formel in Bezug auf die Masse des gelösten Stoffes in Gramm und seine Molmasse in g / Mol geschrieben werden.
wobei m die Masse des gelösten Stoffes in Gramm und MM die Molmasse des gelösten Stoffes, ausgedrückt in g/mol, ist.
Was sind Teile pro Million?
Im Gegensatz zur Molarität entsprechen Teile pro Million einer physikalischen Konzentrationseinheit. Dies gibt an, wie viele „Teile“ des gelösten Stoffes auf eine Million „Teile“ der Lösung kommen. In diesem Sinne ist es ein ähnliches Konzept wie Prozentsätze, nur dass es auf einer Million statt auf 100 Teilen Lösung basiert.
Unter „Teilen“ von gelöstem Stoff und Lösung versteht man entweder die Masse oder das Volumen, daher gibt es 3 Arten von ppm, nämlich:
- Teile pro Million Masse/Masse oder ppm m/m
- Teile pro Million Masse/Volumen oder ppm m/V
- Teile pro Million Volumen/Volumen oder ppm V/V
Die beiden am häufigsten verwendeten und diejenigen, die normalerweise in Molarität umgewandelt werden und umgekehrt, sind ppm m/m und ppm m/V. In beiden Fällen handelt es sich um eine sehr kleine Konzentrationseinheit, die ideal ist, um die Konzentration sehr verdünnter Lösungen auszudrücken.
Teile pro Million Masse/Masse
Es gibt zwei verschiedene Möglichkeiten, die Formel zur Berechnung von ppm auszudrücken. Die eine ähnelt der Prozentformel, multipliziert jedoch mit 10 6 (eine Million) statt mit 100, und die andere integriert den Faktor 10 6 in eine Einheitstransformation:
Im ersten Fall kann jede Masseneinheit für den gelösten Stoff und die Lösung verwendet werden, solange sie gleich sind. Im zweiten Fall muss die Masse des gelösten Stoffes in Milligramm ausgedrückt werden, wenn die Menge der Lösung in Kilogramm ausgedrückt wird. Um die Molarität in ppm m/m umzurechnen, verwenden wir die zweite Formel, da sie am häufigsten verwendet wird.
Diese Formel ermöglicht es uns, ppm m/m als die Milligramm gelöster Stoffe zu verstehen, die für jedes Kilogramm Lösung vorhanden sind.
Teile pro Million Masse/Volumen
Bei ppm m/V werden diese mit folgender Formel berechnet:
Aufgrund dessen wird üblicherweise gesagt, dass ppm m/V die Milligramm gelöster Stoffe pro Liter Lösung darstellt.
Wie rechnet man von Molarität in ppm um?
Natürlich hängt die Umrechnung von Molarität in ppm davon ab, ob Sie in ppm m/V oder ppm m/m umrechnen möchten. Wenn Sie nicht angeben, um welches ppm es sich handelt, können Sie im Allgemeinen davon ausgehen, dass es sich um ppm m/V handelt. Beginnen wir also mit dieser Umrechnung.
Umrechnungen zwischen Konzentrationseinheiten können immer auf zwei verschiedene Arten durchgeführt werden, da es sich um eine intensive Eigenschaft handelt:
- Annahme einer beliebigen Lösungsmenge und Bestimmung der Menge an gelöstem Stoff und anschließende Verwendung dieser Daten in der Formel für die neue Konzentrationseinheit, oder
- Kombinieren der beiden Formeln, um eine neue Formel zu erhalten, die eine Konzentration ergibt, die auf der anderen basiert.
Die erste ist leichter zu verstehen, während die zweite viel einfacher und schneller anzuwenden ist, sobald Sie die Formel haben.
Formel zur Umrechnung von Molarität in Teile pro Million m/V
Da wir ppm m/V bestimmen wollen, müssen wir zuerst die Masse des gelösten Stoffes in Milligramm aus der Molarität finden. Um dies zu erreichen, reicht es aus, die Masse des gelösten Stoffes aus der Molaritätsformel zu löschen:
Aber diese Masse ist in Gramm, und wir brauchen sie in Milligramm, also fügen wir den entsprechenden Umrechnungsfaktor hinzu:
Jetzt ersetzen wir diesen Ausdruck in der ppm m/V-Formel, und das war’s:
Nach Aufheben der Volumina der Lösung (beide in L) bleibt die Formel:
Sehen wir uns beide Methoden anhand von Beispielen in Aktion an.
Beispiel 1
Bestimmen Sie die Konzentration in ppm m/V einer Lösung, die Pb 2+ -Ionen in einer Konzentration von 2,83 x 10 -5 molar enthält.
Lösung: Wenn die Konzentration 2,83.10 -5 mol/L beträgt, bedeutet dies, dass in 1L Lösung 2,83.10 -5 mol Pb 2+ -Ionen vorhanden sind . Die Molmasse von Blei beträgt 207,2 g/mol, also beträgt die Bleimasse in 1 L Lösung:
Nun wenden wir die ppm m/V-Formel an, da wir wissen, dass das Volumen der Lösung 1 l (angenommen) und die Masse des gelösten Stoffes 5,86 mg beträgt (berechnet aus der angenommenen Lösungsmenge):
Beispiel 2
Wandeln Sie eine Konzentration von Natriumionen (Na + ) von 0,145 Mol/L in Teile pro Million m/V um.
Lösung: In diesem Fall verwenden wir die Formel, um zu veranschaulichen, wie einfach es ist. Das einzige, was uns fehlt, ist die Molmasse von Natrium, die 22,99 g/mol beträgt.
Formel zur Umrechnung von Molarität in Teile pro Million m/m
Wie im vorherigen Fall kann diese Umwandlung auf zwei Arten erfolgen. Als nächstes wird die Formel zur Umwandlung der Molarität in ppm m/m hergeleitet.
Wir beginnen mit dem Ausdruck der Milligramm gelöster Stoffe aus der Molarität.
Das Problem in diesem Fall ist, dass sich die ppm m/m auf die Masse der Lösung beziehen und nicht auf das Volumen der Lösung, wie es in dieser Formel erscheint. Aus diesem Grund muss vor dem Einsetzen dieses Ausdrucks in die Formel ppm m/m die Dichte der Lösung bekannt sein, um ihr Volumen in Masse umzurechnen:
Das Volumen in Molarität ist in Litern und wir interessieren uns für die Masse der Lösung in Kilogramm (denn so steht es in der ppm m/m Formel), also sollte die Dichte in kg/L sein. Die meisten Dichten werden jedoch in g/ml angegeben, daher muss auch ein Umrechnungsfaktor enthalten sein:
Kombiniert man diesen Ausdruck, den der Masse des gelösten Stoffes in Milligramm und die Formel ppm m/m und kürzt man die Massen der Lösung, erhält man:
Beispiel 3
Bestimmen Sie die Konzentration in Milligramm gelöster Stoffe pro Kilogramm Lösung für eine 0,050-molare Salzsäurelösung, wobei Sie wissen, dass die Lösung eine Dichte von 1,025 g/ml hat.
Lösung: Fügen Sie in diesem Fall einfach die Daten in die Formel ein, um die Molarität in Teile pro Million umzurechnen, und Sie sind fertig. Die Molmasse von HCl beträgt 36,46 g/mol:
Verweise
https://www.quimicas.net/2015/05/ejemplos-de-ppm-partes-por-millon.html
