ppm en ppb
Nauw verwant aan de concentratie-eenheid g/L zijn de eenheden ppm en ppb. Beide eenheden vinden hun basis in de massa die zich in een mengsel bevindt. Of dit mengsel vloeibaar is, een oplossing, of een vaste stof is maakt niet uit bij deze eenheden.
ppm
ppb
ppm
De ppm is gedefineerd als:
Één ppm is één deel per miljoen delen
Als dit wordt toegepast op "massadelen" dan is voor vaste mengsels meteen duidelijk wat er bedoeld wordt. Voor oplossingen zijn massadelen wat lastiger. Voor waterige oplossingen geldt de volgende redenering:
- Water heeft een dichtheid van 998 kg.m-3, wat overeenkomt met 0.998 kg/L.
- Deze waarde is zo dicht bij 1 kg/L, dat het verschil (0.2%) meestal verwaarloosbaar is.
- In 1 kg zitten 1000 gram
- In 1 gram zitten 1000 mg, dus in 1 kg: 1000 * 1000 = 1 miljoen mg
- 1 ppm is dus gelijk aan 1 mg/kg of 1 mg/L
mg/L
ppb
De ppb is gedefineerd als:
Één ppm is één deel per miljard delen
De afkorting is ontleend aan het Engels, waar het Nederlandse miljard als
billion wordt benoemd. Op vergelijkbare manier als de ppm gelijkgesteld wordt met mg/L, geldt voor de ppb: μg/L of mg/m
3. Omdat 1000 kg ook een ton heet, vind je soms ook de aanduiding mg/ton.
mg/ton
mg/m3
Rekenen
Omdat hoeveelheden van 1 mg in een liter lastig te maken zijn, vraagt dit vaak veel verdunnen. Bovendien zijn een aantal elementen alleen maar simpel af te meten als verbinding. Dat betekent bijvoorbeeld dat als de concentratie van een natrium-oplossing wordt opgegeven als 1.5 ppm er 1.5 mg/L natrium inzit. Om die hoeveelheid goed af te wegen wordt natriumchloride gebruikt. Via een berekening moet dus vastgesteld worden hoeveel natriumchloride afgewogen moet worden om de 1.5 ppm natrium te realiseren.
Rekenen
Een van de basisregels van SPA is, dat als je gegevens van de ene stof hebt, en iets over een andere stof moet berekenen, je gebruik moet maken van de route via het aantal mol en een reactievergelijking die beide stoffen met elkaar verbindt. De vraag is dus: hoeveel natriumchloride moet je afwegen? Voor het maken van bovengenoemde oplossing 1,5 ppm natrium is de eerste stap, van massa naar aantal mol:
verg. 1
SPA
De reactievergelijking is in dit geval de oplossingsreactie van natriumchloride in water:
waaruit je ziet dat het aantal mol natrium gelijk is aan het aantal mol natriumchloride. In formulevorm:
verg. 2
En voor het aantal mol natrium geldt:
verg. 3
Invullen van de formules levert dan: Voor 1 liter oplossing die 1,5 ppm natrium bevat moet je
3,81 mg natriumchloride afwegen en oplossen in 1 liter water. Dit is een veel te kleine hoeveelheid om nauwkeurig te kunnen afwegen. Hiervoor geldt de regel:
Voor analytisch afwegen wordt een minimumwaarde van 100 mg aangehouden.
Dit kun je oplossen door in plaats van 1 liter iets meer dan 26 liter oplossing te maken. Daar heb je 100 mg natriumchloride voor nodig. Echt handig is dat ook weer niet, zo'n hoeveelheid want meestal heb je maar een klein beetje van de oplossing nodig.
Een andere oplossing is een veel geconcentreerdere oplossing te maken en die vervolgens met pipet en maatkolf te verdunnen. In verband met de beschikbare volumes van pipetten en maatkolven zijn verdunningsfactoren van 2, 4, 5, 10 of tienvouden daarvan gebruikelijke verdunningsfactoren. In dit geval komen de factoren 40 of 50 het meest in de buurt. Het betekent dat om 1 liter 1,5 ppm natrium-oplossing te maken het volgende voorschrift (verdunningsfactor is 40) gebruikt kan worden:
- Weeg nauwkeurig 152,5 mg natriumchloride af en los dit op in water in een maatkolf van 1 liter water. Pipetteer 25 mL in een andere maatkolf van een liter en vul aan.
