Hvordan konverterer du fra molaritet til deler per million eller ppm?

Konsentrasjon er en av de viktigste egenskapene som definerer sammensetningen av en løsning. Dette er en intensiv egenskap ved løsninger som indikerer forholdet mellom mengden oppløst stoff og enten mengden oppløsning (i de fleste tilfeller) eller mengden av løsemiddel (for eksempel ved molalitet). Dette kan uttrykkes i forskjellige enheter, avhengig av konteksten det skal brukes i, og også avhengig av hvor konsentrert eller fortynnet det oppløste stoffet finnes i løsningsmidlet.

Av de samme grunnene som vi ikke vil uttrykke størrelsen på en celle i kilometer eller avstanden fra jorden til planeten Mars i nanometer, må vi nøye velge ut hvilke konsentrasjonsenheter som er mest hensiktsmessige i hver situasjon og for hvert konsentrasjonsnivå.

I tillegg kan konsentrasjoner også uttrykkes i fysiske enheter, som er basert på størrelser som masser og volum, eller i kjemiske enheter, hvor mengdene av oppløst stoff og/eller løsemiddel og/eller oppløsning er uttrykt i antall partikler, mol, ekvivalenter eller andre.

Uavhengig av det ovennevnte har en løsning bare en enkelt konsentrasjon, og å vite hvordan man transformerer den konsentrasjonen mellom de forskjellige eksisterende enhetene er en grunnleggende ferdighet for enhver kjemistudent.

I denne artikkelen viser vi hvordan du transformerer eller konverterer konsentrasjon fra molaritet til deler per million eller ppm.

Hva er molaritet?

Molaritet, representert ved symbolet M, er en av de mest brukte enhetene for konsentrasjon av kjemikere. Det er en kjemisk konsentrasjonsenhet som angir antall mol oppløst stoff som er tilstede per liter løsning. Matematisk er molaritet gitt av følgende formel.

hvor n _sto er antall mol oppløst stoff og V _sol er volumet av løsningen uttrykt i liter. Ved å bruke forholdet mellom mol og masse, som er n=m/MM, kan formelen ovenfor skrives i form av massen av oppløst stoff i gram og dens molare masse i g/mol.

hvor m _dette er massen til det oppløste stoffet i gram og MM _dette er molmassen til det oppløste stoffet uttrykt i g/mol.

Hva er deler per million?

I motsetning til molaritet tilsvarer deler per million en fysisk konsentrasjonsenhet. Dette indikerer hvor mange «deler» av oppløst stoff det er for hver million «deler» av løsningen. Slik sett er det et konsept som ligner på prosenter, bare ved at det er basert på en million i stedet for 100 deler løsning.

Med «deler» av oppløst stoff og løsning forstås det enten massen eller volumet, så det er 3 typer ppm, som er:

• Parts per million masse/masse eller ppm m/m
• Parts Per Million Masse/Volum eller ppm m/V
• Parts per million volum/volum eller ppm V/V

De to mest brukte og de som vanligvis omdannes til molaritet og omvendt er ppm m/m og ppm m/V. I begge tilfeller er det en veldig liten konsentrasjonsenhet, ideell for å uttrykke konsentrasjonen av svært fortynnede løsninger.

Parts per million masse/masse

Det er to forskjellige måter å uttrykke formelen for å beregne ppm. Den ene ligner prosentformelen, men multipliserer med 10 ⁶ (en million) i stedet for 100, og den andre er å integrere faktoren 10 ⁶ i en enhetstransformasjon:

I det første tilfellet kan en hvilken som helst enhet av masse brukes for det oppløste stoffet og løsningen, så lenge de er like. I det andre tilfellet må massen til det oppløste stoffet uttrykkes i milligram hvis mengden løsning er uttrykt i kilogram. For å konvertere molaritet til ppm m/m vil vi bruke den andre formelen, siden den er den mest brukte.

Denne formelen lar oss forstå ppm m/m som milligram oppløst stoff som er tilstede for hvert kilogram løsning.

Parts per million masse/volum

Ved ppm m/V beregnes disse med følgende formel:

I kraft av dette sies det vanligvis at ppm m/V representerer milligram oppløst stoff som er tilstede per liter løsning.

Hvordan konverterer du fra molaritet til ppm?

Konverteringen fra molaritet til ppm avhenger selvsagt av om du vil konvertere til ppm m/V eller ppm m/m. Generelt, når du ikke spesifiserer hvilken ppm det er, er det ganske trygt å anta at det er ppm m/V, så la oss starte med denne konverteringen.

Konverteringer mellom konsentrasjonsenheter kan alltid utføres på to forskjellige måter, i kraft av at det er en intensiv egenskap:

• Anta en hvilken som helst mengde løsning og bestemme mengden løst stoff og deretter bruke disse dataene i formelen for den nye konsentrasjonsenheten, eller
• Ved å kombinere de to formlene for å få en ny formel som gir en konsentrasjon basert på den andre.

Den første er lettere å forstå mens den andre er mye enklere og raskere å bruke når du først har formelen.

Formel for å konvertere fra molaritet til deler per million m/V

Siden vi ønsker å bestemme ppm m/V, må vi først finne massen av oppløst stoff i milligram fra molaritet. For å oppnå dette er det nok å fjerne massen av oppløst stoff fra molaritetsformelen:

Men denne massen er i gram, og vi trenger den i milligram, så vi legger til riktig konverteringsfaktor :

Nå erstatter vi dette uttrykket i ppm m/V-formelen, og det er det:

Etter å ha kansellert volumene til løsningen (begge i L), gjenstår formelen:

La oss se begge metodene i aksjon ved hjelp av eksempler.

Eksempel 1

Bestem konsentrasjonen i ppm m/V av en løsning som inneholder Pb ²⁺ ioner ved en konsentrasjon på 2.83.10 ^-5 molar.

Løsning: Hvis konsentrasjonen er 2,83,10 ^-5 mol/L, betyr dette at i 1L løsning er det 2,83,10 ^-5 mol Pb ²⁺ ioner . Den molare massen av bly er 207,2 g/mol, så massen av bly som er tilstede i 1 L løsning er:

Nå bruker vi ppm m/V-formelen, vel vitende om at volumet av løsningen er 1 L (antatt) og massen av oppløst stoff er 5,86 mg (regnet ut fra antatt mengde løsning):

Eksempel 2

Konverter en 0,145 mol/L konsentrasjon av natriumioner (Na ⁺ ) til deler per million m/V.

Løsning: I dette tilfellet vil vi bruke formelen for å illustrere hvor enkelt det er. Det eneste vi mangler er den molare massen av natrium, som er 22,99 g/mol.

Formel for å konvertere fra molaritet til deler per million m/m

Som i forrige tilfelle kan denne konverteringen gjøres på to måter. Deretter utledes formelen for å konvertere molaritet til ppm m/m.

Vi vil ta utgangspunkt i uttrykket av milligram oppløst stoff fra molaritet.

Problemet i dette tilfellet er at ppm m/m er i form av massen til løsningen, og ikke volumet av løsningen, som vises i denne formelen. Av denne grunn, før du erstatter dette uttrykket i ppm m/m-formelen, må tettheten til løsningen være kjent for å konvertere volumet til masse:

Volumet i molaritet er i liter og vi er interessert i massen til løsningen i kilogram (fordi det er slik i ppm m/m-formelen), så tettheten bør være i kg/L. Imidlertid er de fleste tettheter rapportert i g/ml, så en konverteringsfaktor må også inkluderes:

Ved å kombinere dette uttrykket, massen til det oppløste stoffet i milligram og formelen ppm m/m, og etter å ha kansellert massene til løsningen, får vi:

Eksempel 3

Bestem konsentrasjonen i milligram oppløst stoff per kilogram løsning for en 0,050 molar løsning av saltsyre, vel vitende om at løsningen har en tetthet på 1,025 g/ml.

Løsning: I dette tilfellet plugger du bare dataene inn i formelen for å konvertere molaritet til deler per million, og du er ferdig. Den molare massen av HCl er 36,46 g/mol:

Referanser

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