Hogyan konvertálható át molaritásból ppm-re vagy ppm-re?

A koncentráció az egyik legfontosabb jellemző, amely meghatározza az oldat összetételét. Ez az oldatok intenzív tulajdonsága, amely az oldott anyag mennyisége és az oldat mennyisége (a legtöbb esetben) vagy az oldószer mennyisége (például molalitás esetén) közötti kapcsolatot jelzi. Ez különböző mértékegységekben fejezhető ki, attól függően, hogy milyen környezetben fogják használni, valamint attól függően, hogy az oldott anyag milyen koncentráltan vagy hígítva található az oldószerben.

Ugyanazok az okok miatt, amelyek miatt nem fejeznénk ki egy sejt méretét kilométerben vagy a Föld és a Mars bolygó közötti távolságot nanométerben, gondosan ki kell választanunk, hogy az egyes helyzetekben és koncentrációs szinteken mely koncentrációegységek a legmegfelelőbbek.

Ezenkívül a koncentrációk kifejezhetők fizikai egységekben is, amelyek olyan nagyságrendeken alapulnak, mint például a tömegek és térfogatok, vagy kémiai egységekben, amelyekben az oldott anyag és/vagy oldószer és/vagy oldat mennyiségét a részecskék, mólok, ekvivalensek vagy mások.

A fentiektől függetlenül egy oldatnak csak egyetlen koncentrációja van, és annak ismerete, hogy ezt a koncentrációt hogyan lehet átalakítani a különböző meglévő egységek között, alapvető készség minden kémiahallgató számára.

Ebben a cikkben bemutatjuk, hogyan lehet a koncentrációt molaritásról milliomodrészre vagy ppm-re átalakítani.

Mi a molaritás?

A molaritás, amelyet az M szimbólum jelöl, a kémikusok által a koncentráció egyik legszélesebb körben használt mértékegysége. Ez a koncentráció kémiai egysége, amely az oldatban lévő oldott anyag móljainak számát jelzi. Matematikailag a molaritást a következő képlet adja meg.

ahol n _sto az oldott anyag móljainak száma és V _sol az oldat térfogata literben kifejezve. A mól és a tömeg összefüggését felhasználva, amely n=m/MM, a fenti képlet felírható az oldott anyag grammban kifejezett tömegével és g/mol-ban kifejezett moláris tömegével.

ahol m _ez az oldott anyag tömege grammban, MM _pedig az oldott anyag moláris tömege g/mol-ban kifejezve.

Melyek a milliós részek?

A molaritástól eltérően a milliomodrész a koncentráció fizikai egységének felel meg. Ez azt jelzi, hogy az oldat minden millió „részére” hány „rész” van oldott anyagból. Ilyen értelemben a százalékokhoz hasonló fogalom, csak annyiban, hogy 100 rész megoldás helyett millióra épül.

Az oldott anyag és az oldat „részei” alatt vagy a tömeget vagy a térfogatot értjük, tehát a ppm-nek 3 típusa van, amelyek a következők:

• Parts per million tömeg/tömeg vagy ppm m/m
• Parts Per Million Tömeg/térfogat vagy ppm m/V
• Parts per millió térfogat/térfogat vagy ppm V/V

A két leggyakrabban használt és általában molaritássá alakított és fordítva a ppm m/m és ppm m/V. Mindkét esetben nagyon kis koncentrációegységről van szó, amely ideális nagyon híg oldatok koncentrációjának kifejezésére.

Parts per millió tömeg/tömeg

A ppm számítási képlet két különböző módon fejezhető ki. Az egyik hasonló a százalékos képlethez, de 100 helyett 10 ^6- tal (egymillióval) szoroz, a másik pedig a 10 ^6-os tényezőt egységtranszformációba integrálja:

Az első esetben bármilyen tömegegység használható az oldott anyaghoz és az oldathoz, amennyiben ezek megegyeznek. A második esetben az oldott anyag tömegét milligrammban kell megadni, ha az oldat mennyiségét kilogrammban fejezzük ki. A molaritás ppm m/m-re való konvertálásához a második képletet használjuk, mivel ez a leggyakrabban használt.

Ez a képlet lehetővé teszi számunkra, hogy a ppm m/m-t az oldat minden kilogrammjára vonatkoztatott oldott anyag milligrammjaiban értsük.

Parts per millió tömeg/térfogat

A ppm m/V esetén ezeket a következő képlettel kell kiszámítani:

Emiatt általában azt mondják, hogy a ppm m/V az oldatban jelenlévő oldott anyag milligrammjait jelenti.

Hogyan konvertálható át molaritásból ppm-re?

Természetesen a molaritásról ppm-re való átalakítás attól függ, hogy ppm m/V vagy ppm m/m értékre kívánja konvertálni. Általánosságban elmondható, hogy ha nem adja meg, hogy melyik ppm, akkor biztonságosan feltételezhető, hogy ppm m/V, ezért kezdjük ezzel az átalakítással.

A koncentrációegységek közötti átváltást mindig kétféleképpen lehet végrehajtani, mivel intenzív tulajdonságról van szó:

• Feltételezve tetszőleges mennyiségű oldatot és meghatározva az oldott anyag mennyiségét, majd ezeket az adatokat felhasználva az új koncentrációegység képletében, ill.
• A két képlet kombinálásával egy új képletet kapunk, amely koncentrációt ad a másik alapján.

Az első könnyebben érthető, míg a második sokkal könnyebben és gyorsabban alkalmazható, ha megvan a képlet.

A molaritásból milliomodrész m/V-ra konvertáló képlet

Mivel ppm m/V-t akarunk meghatározni, először meg kell találnunk az oldott anyag tömegét milligrammban a molaritásból . Ennek eléréséhez elegendő az oldott anyag tömegét kitisztítani a molaritási képletből:

De ez a tömeg grammban van, és szükségünk van rá milligrammban, ezért hozzáadjuk a megfelelő átváltási tényezőt :

Most ezt a kifejezést behelyettesítjük a ppm m/V képletbe, és ennyi:

Az oldat térfogatának törlése után (mindkettő L-ben) a képlet marad:

Lássuk mindkét módszert működés közben példákon keresztül.

1. példa

^{Határozzuk meg a 2,83,10 -5} mól koncentrációjú Pb ²⁺ -ionokat tartalmazó oldat koncentrációját ppm m/V- ben !

Megoldás: Ha a koncentráció 2,83,10 ^-5 mol/L, ez azt jelenti, hogy 1 liter oldatban 2,83,10 ^-5 mol Pb ²⁺ ion van . Az ólom moláris tömege 207,2 g/mol, így az 1 liter oldatban lévő ólom tömege:

Most alkalmazzuk a ppm m/V képletet, tudva, hogy az oldat térfogata 1 L (feltételezett), az oldott anyag tömege pedig 5,86 mg (a feltételezett oldatmennyiségből számítva):

2. példa

A nátriumionok 0,145 mol/l koncentrációját (Na ⁺ ) alakítsuk át ppm m/V-ra.

Megoldás: Ebben az esetben a képlet segítségével szemléltetjük, mennyire egyszerű. Már csak a nátrium moláris tömege hiányzik, ami 22,99 g/mol.

A molaritásból rész per millió m/m-re konvertáló képlet

Az előző esethez hasonlóan ezt az átalakítást is kétféleképpen lehet végrehajtani. Ezután levezetjük a molaritás ppm m/m-re való átalakításának képletét.

Az oldott anyag milligrammjainak molaritásból való kifejezéséből indulunk ki.

A probléma ebben az esetben az, hogy a ppm m/m az oldat tömegében értendő, és nem az oldat térfogatában, amint az ebből a képletből kiderül. Emiatt, mielőtt ezt a kifejezést helyettesítené a ppm m/m képletben, ismerni kell az oldat sűrűségét, hogy térfogatát tömegre tudjuk átszámítani:

A molaritás térfogata literben van megadva, és minket az oldat tömege kilogrammban érdekel (mert ez így van a ppm m/m képletben), tehát a sűrűséget kg/L-ben kell megadni. A legtöbb sűrűséget azonban g/ml-ben adják meg, ezért egy konverziós tényezőt is fel kell venni:

Ezt a kifejezést, az oldott anyag tömegének milligrammban kifejezett értékét és a ppm m/m képletet kombinálva, majd az oldat tömegeinek törlése után a következő eredményt kapjuk:

3. példa

Határozza meg a koncentrációt milligramm oldott anyag per kilogramm oldatban 0,050 mólos sósavoldathoz, tudva, hogy az oldat sűrűsége 1,025 g/ml.

Megoldás: Ebben az esetben csak dugja be az adatokat a képletbe, hogy a molaritást milliós részekre konvertálja, és kész. A HCl moláris tömege 36,46 g/mol:

Hivatkozások

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