I. Diferencia esencial entre ppm y mg/L
En el trabajo con instrumentación industrial y en laboratorio, ppm y mg/L son dos formas comunes de expresar concentración. Para disoluciones acuosas diluidas, 1 ppm ≈ 1 mg/L, y los valores pueden usarse indistintamente; pero en sentido estricto, sus significados físicos son diferentes.
ppm es una proporción adimensional: 1 ppm significa que la masa de soluto representa una millonésima parte de la masa total de la disolución, y su unidad esencial es mg/kg. mg/L es concentración másica: cuántos miligramos de soluto contiene 1 litro de disolución.
La razón por la que se igualan en disoluciones acuosas diluidas es que la densidad del agua es aproximadamente 1 kg/L, y 1 litro de agua equivale aproximadamente a 1 kilogramo. Cuando la densidad de la disolución es 1, mg/kg ≈ mg/L. En disoluciones acuosas de baja concentración, de decenas a miles de ppm, ambos pueden considerarse equivalentes.
II. Los 4 tipos de concentración comunes en laboratorio
En el laboratorio se utilizan habitualmente cuatro métodos de expresión de concentración, aplicables a diferentes escenarios y tipos de reactivos.
1. Fracción másica
Esta es la concentración común en las etiquetas de reactivos, por ejemplo alcohol industrial al 95%, amoniaco al 25%; todos estos se refieren a la fracción másica. La fracción másica es el porcentaje de la masa de soluto respecto a la masa total de la disolución.
- Comúnmente expresada como porcentaje: W = m analito ÷ m muestra × 100%
- Unidad: % (porcentaje), adimensional
- Fórmula: masa de soluto / masa total de la disolución × 100%
Reactivos comunes (equipamiento estándar de laboratorio):
| Reactivo | Fracción másica |
|---|---|
| Ácido clorhídrico concentrado | 37% |
| Ácido sulfúrico concentrado | 98% |
| Ácido nítrico concentrado | 65%~68% |
| Amoniaco | 25%~28% |
| Disolución preparada con hidróxido de sodio sólido | Comúnmente 10%, 20% |
2. Concentración másica
Esta es la concentración común en la detección de aguas residuales. La concentración másica es la masa de soluto contenida en una unidad de volumen de disolución; por ejemplo, en la detección de DQO, amoniaco, fósforo total en aguas residuales se usan comúnmente unidades de mg/L, y en la preparación de disoluciones madre de floculantes se usa g/L.
- Conversión común: 1g/L = 1000mg/L
- Ejemplo en aguas residuales: tomar 0.5 g de reactivo sólido, enrasar en matraz aforado de 500 ml, ρ = 0.5g ÷ 0.5L = 1g/L = 1000mg/L
3. Concentración de cantidad de sustancia
Se usa comúnmente en análisis volumétrico, disoluciones estándar y ensayos fisicoquímicos. La concentración de cantidad de sustancia es la cantidad de sustancia de soluto contenida en una unidad de volumen de disolución, con unidad mol/L; 1 mol/L significa que 1 litro de disolución contiene 1 mol de soluto.
- Unidad: mol/L (mol por litro)
- Fórmula: c = n/V
4. ppm, ppb
Son unidades de proporción, no concentración en sentido estricto. ppm es "partes por millón", ppb es "partes por billón". En sí mismas no son unidades de concentración, sino relaciones de proporción. Para disoluciones acuosas diluidas, 1 ppm ≈ 1 mg/L, y los valores pueden usarse indistintamente.
III. Regla mnemotécnica sencilla para diferenciarlas
Para seleccionar rápidamente la unidad de concentración adecuada, puede consultar la siguiente regla:
- Preparar disoluciones estándar, valoración → usar mol/L
- Ácidos y bases concentrados, reactivos sólidos → usar fracción másica %
- Alcohol, líquidos mutuamente solubles → usar fracción volumétrica %
- Aguas residuales, muestras de agua, iones traza → usar mg/L (ppm)
- Ácidos y bases diluidos temporales → usar relación volumétrica 1+1, 1+4