Kuinka muunnat molaarisuudesta miljoonasosiksi tai ppm:ksi?

Pitoisuus on yksi tärkeimmistä ominaisuuksista, joka määrittää liuoksen koostumuksen. Tämä on liuosten intensiivinen ominaisuus, joka osoittaa liuenneen aineen määrän ja joko liuoksen määrän (useimmissa tapauksissa) tai liuottimen määrän (esimerkiksi molaalisuuden tapauksessa) välisen suhteen. Tämä voidaan ilmaista eri yksiköinä riippuen siitä, missä yhteydessä sitä aiotaan käyttää, ja myös riippuen siitä, kuinka konsentroitua tai laimennettua liuennutta ainetta löytyy liuottimesta.

Samoista syistä, että emme ilmaise solun kokoa kilometreinä tai etäisyyttä Maasta Mars-planeetaan nanometreinä, meidän on valittava huolellisesti, mitkä pitoisuusyksiköt ovat sopivimmat kussakin tilanteessa ja kullekin pitoisuustasolle.

Lisäksi pitoisuudet voidaan ilmaista myös fysikaalisina yksiköinä, jotka perustuvat suuruusluokkiin, kuten massoihin ja tilavuuksiin, tai kemiallisina yksiköinä, joissa liuenneen aineen ja/tai liuottimen ja/tai liuoksen määrät ilmaistaan hiukkaset, moolit, ekvivalentit tai muut.

Yllä olevasta huolimatta ratkaisulla on vain yksi pitoisuus, ja sen pitoisuuden muuntaminen olemassa olevien eri yksiköiden välillä on jokaisen kemian opiskelijan perustaito.

Tässä artikkelissa näytämme, kuinka pitoisuus muunnetaan tai muunnetaan molaarisuudesta miljoonasosiksi tai ppm:ksi.

Mikä on molaarisuus?

Molaarisuus, jota edustaa symboli M, on yksi kemistien laajimmin käyttämistä pitoisuusyksiköistä. Se on kemiallinen konsentraatioyksikkö, joka ilmaisee liuenneen aineen moolimäärän litrassa liuosta. Matemaattisesti molaarisuus saadaan seuraavalla kaavalla.

missä n _sto on liuenneen aineen moolien lukumäärä ja V _sol on liuoksen tilavuus litroina. Käyttämällä moolien ja massan välistä suhdetta, joka on n=m/MM, yllä oleva kaava voidaan kirjoittaa liuenneen aineen massaksi grammoina ja sen moolimassaksi g/molissa.

missä m _tämä on liuenneen aineen massa grammoina ja MM _tämä on liuenneen aineen moolimassa ilmaistuna g/molissa.

Mitkä ovat miljoonasosat?

Toisin kuin molaarisuus, miljoonasosat vastaavat fysikaalista pitoisuuden yksikköä. Tämä osoittaa, kuinka monta ”osaa” liukenevaa ainetta on jokaista miljoonaa liuoksen ”osaa” kohden. Tässä mielessä se on samanlainen käsite kuin prosentit, vain siinä mielessä, että se perustuu miljoonaan 100 osan ratkaisun sijaan.

Liuenneen aineen ja liuoksen ”osilla” tarkoitetaan joko massaa tai tilavuutta, joten ppm:itä on 3 tyyppiä, jotka ovat:

• Miljoonasosia massa/massa tai ppm m/m
• Osat miljoonassa massa/tilavuus tai ppm m/V
• Miljoonasosia tilavuus/tilavuus tai ppm V/V

Kaksi yleisimmin käytettyä ja ne, jotka yleensä muunnetaan molaariseksi ja päinvastoin, ovat ppm m/m ja ppm m/V. Molemmissa tapauksissa se on hyvin pieni pitoisuusyksikkö, joka on ihanteellinen erittäin laimeiden liuosten pitoisuuden ilmaisemiseen.

Miljoonasosia massa/massa

On olemassa kaksi eri tapaa ilmaista ppm:n laskentakaava. Toinen on samanlainen kuin prosenttikaava, mutta kerrotaan 10 ^6: lla (miljoonalla) 100:n sijasta, ja toinen integroi kertoimen 10 ⁶ yksikkömuunnokseen:

Ensimmäisessä tapauksessa mitä tahansa massayksikköä voidaan käyttää liuenneelle aineelle ja liuokselle, kunhan ne ovat samat. Toisessa tapauksessa liuenneen aineen massa on ilmaistava milligrammoina, jos liuoksen määrä ilmaistaan ​​kilogrammoina. Muuntaaksemme molaarisuuden ppm m/m:ksi käytämme toista kaavaa, koska se on yleisimmin käytetty.

Tämän kaavan avulla voimme ymmärtää ppm m/m milligrammoina liuenneen aineen jokaista kilogrammaa liuosta kohti.

Osaa miljoonasta massa/tilavuus

Kun kyseessä on ppm m/V, ne lasketaan seuraavalla kaavalla:

Tämän johdosta yleensä sanotaan, että ppm m/V edustaa liuenneen aineen milligrammaa litraa kohti liuosta.

Kuinka muunnat molaarisuudesta ppm:ksi?

Tietysti muuntaminen molaarisuudesta ppm:ksi riippuu siitä, haluatko muuntaa ppm m/V vai ppm m/m. Yleisesti ottaen, kun et määritä, mikä ppm se on, on melko turvallista olettaa, että se on ppm m/V, joten aloitetaan tällä muunnolla.

Muunnokset keskittymisyksiköiden välillä voidaan aina suorittaa kahdella eri tavalla, koska se on intensiivinen ominaisuus:

• Oletetaan mikä tahansa määrä liuosta ja määritetään liuenneen aineen määrä ja sitten käytetään näitä tietoja uuden pitoisuusyksikön kaavassa, tai
• Yhdistämällä nämä kaksi kaavaa, jotta saadaan uusi kaava, joka antaa pitoisuuden toisen perusteella.

Ensimmäinen on helpompi ymmärtää, kun taas toinen on paljon helpompi ja nopeampi soveltaa, kun sinulla on kaava.

Kaava, jolla muunnetaan molaarisuudesta miljoonasosiksi m/V

Koska haluamme määrittää ppm m/V, meidän on ensin löydettävä liuenneen aineen massa milligrammoina molaarisuudesta. Tämän saavuttamiseksi riittää, että liuenneen aineen massa tyhjennetään molaarisuuskaavasta:

Mutta tämä massa on grammoina, ja tarvitsemme sen milligrammoina, joten lisäämme sopivan muuntokertoimen :

Nyt korvaamme tämän lausekkeen ppm m/V -kaavassa, ja siinä se:

Kun liuoksen tilavuudet on peruutettu (molemmat litreinä), kaava säilyy:

Katsotaanpa molemmat menetelmät toiminnassa esimerkkien avulla.

Esimerkki 1

Määritä liuoksen, joka sisältää Pb ^{2+ -ioneja pitoisuudella 2.83.10 -5} molaarinen pitoisuus yksikössä ppm m/V.

Liuos: Jos pitoisuus on 2,83,10 ^-5 mol/L, tämä tarkoittaa, että 1 litrassa liuosta on 2,83,10 ^-5 mol Pb ²⁺ -ioneja . Lyijyn moolimassa on 207,2 g/mol, joten lyijyn massa 1 litrassa liuosta on:

Nyt sovelletaan ppm m/V kaavaa tietäen, että liuoksen tilavuus on 1 L (oletettu) ja liuenneen aineen massa on 5,86 mg (laskettuna oletetusta liuoksen määrästä):

Esimerkki 2

Muunna 0,145 mol/l natriumionien pitoisuus (Na ⁺ ) miljoonasosiksi m/V.

Ratkaisu: Tässä tapauksessa käytämme kaavaa kuvaamaan kuinka yksinkertaista se on. Ainoa asia, joka meiltä puuttuu, on natriumin moolimassa, joka on 22,99 g/mol.

Kaava, jolla muunnetaan molaarisuudesta miljoonasosiksi m/m

Kuten edellisessä tapauksessa, tämä muunnos voidaan tehdä kahdella tavalla. Seuraavaksi johdetaan kaava molaarisuuden muuttamiseksi ppm:ksi m/m.

Aloitamme liukenevan aineen milligrammien ilmaisemisesta molaarisuudesta.

Ongelmana tässä tapauksessa on se, että ppm m/m on ilmaistuna liuoksen massana, ei liuoksen tilavuutena, kuten tässä kaavassa ilmenee. Tästä syystä ennen tämän lausekkeen korvaamista ppm m/m -kaavassa liuoksen tiheys on tiedettävä, jotta sen tilavuus muunnetaan massaksi:

Molaarisuuden tilavuus on litroissa ja meitä kiinnostaa liuoksen massa kilogrammoina (koska se on näin ppm m/m kaavassa), joten tiheyden tulee olla kg/l. Useimmat tiheydet ilmoitetaan kuitenkin g/ml:na, joten muuntokerroin on myös otettava mukaan:

Yhdistämällä tämä lauseke, liuenneen aineen massa milligrammoina ja kaava ppm m/m, ja kumoamalla liuoksen massat, saadaan:

Esimerkki 3

Määritä pitoisuus milligrammoina liuennutta ainetta kilogrammaa liuosta kohti 0,050-molaariselle suolahappoliuokselle tietäen, että liuoksen tiheys on 1,025 g/ml.

Ratkaisu: Liitä tässä tapauksessa tiedot kaavaan ja muuntaa molaarisuus miljoonasosiksi, ja olet valmis. HCl:n moolimassa on 36,46 g/mol:

Viitteet

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