Koncentracija mjeri koliko je otopljene tvari otopljeno u otopini. Masena koncentracija = masa otopljene tvari ÷ volumen otopine. 100 mg soli u 1 L vode = 100 mg/L koncentracije. Veće vrijednosti = jača otopina.

• Koncentracija = masa/volumen
• g/L = grama po litri (osnovno)
• mg/L = miligrama po litri
• Veći broj = više otopljene tvari

Masena koncentracija: masa otopljene tvari po volumenu. Jedinice: g/L, mg/L, µg/L. Direktno i nedvosmisleno. 1 g/L = 1000 mg/L = 1.000.000 µg/L. Koristi se u kvaliteti vode, kliničkoj hemiji, praćenju okoliša.

• g/L = grama po litri
• mg/L = miligrama po litri
• µg/L = mikrograma po litri
• Direktno mjerenje, bez dvosmislenosti

ppm (dijelova na milion) ≈ mg/L za vodu. ppb (dijelova na milijardu) ≈ µg/L. Postotak w/v: 10% = 100 g/L. Lako za razumjeti, ali ovisno o kontekstu. Uobičajeno u testiranju kvalitete vode.

• 1 ppm ≈ 1 mg/L (voda)
• 1 ppb ≈ 1 µg/L (voda)
• 10% w/v = 100 g/L
• Kontekst: vodene otopine

Standardne jedinice: g/L, mg/L, µg/L, ng/L. Jasne i nedvosmislene. Svaki prefiks = ×1000 skala. Univerzalno u hemiji, nauci o okolišu, kliničkom testiranju.

• g/L = osnovna jedinica
• mg/L = miligrama po litri
• µg/L = mikrograma po litri
• ng/L, pg/L za analizu tragova

ppm, ppb, ppt se često koriste. Za razrijeđene vodene otopine: 1 ppm ≈ 1 mg/L, 1 ppb ≈ 1 µg/L. EPA koristi mg/L i µg/L za standarde. WHO koristi ppm radi jednostavnosti.

• ppm = dijelova na milion
• ppb = dijelova na milijardu
• Vrijedi za razrijeđene vodene otopine
• EPA standardi u mg/L, µg/L

Izražava se kao ekvivalent CaCO₃. Jedinice: gpg (grejna po galonu), °fH (francuski), °dH (njemački), °e (engleski). Sve se pretvaraju u mg/L kao CaCO₃. Standard za tretman vode.

• gpg: tvrdoća vode u SAD-u
• °fH: francuski stepeni
• °dH: njemački stepeni
• Sve kao ekvivalent CaCO₃

Koncentracija = masa/volumen. C = m/V. Jedinice: g/L = kg/m³. Konverzija: pomnožite sa 1000 za mg/L, sa 1.000.000 za µg/L. ppm ≈ mg/L za vodu (gustoća ≈ 1 kg/L).

• C = m/V (koncentracija)
• 1 g/L = 1000 mg/L
• 1 mg/L ≈ 1 ppm (voda)
• %w/v: maseni % = (g/100mL)

Formula za razrjeđivanje: C1V1 = C2V2. Početna koncentracija x volumen = konačna koncentracija x volumen. 10 mL od 100 mg/L razrijeđeno na 100 mL = 10 mg/L. Očuvanje mase.

• C1V1 = C2V2 (razrjeđivanje)
• Masa se čuva pri razrjeđivanju
• Primjer: 10x100 = 1x1000
• Korisno za laboratorijsku pripremu

Topivost = maksimalna koncentracija. Ovisno o temperaturi. NaCl: 360 g/L na 20°C. Šećer: 2000 g/L na 20°C. Prekoračenje topivosti → taloženje.

• Topivost = maks. koncentracija
• Ovisno o temperaturi
• Moguća je prezasićenost
• Prekoračenje → talog

Standardi za pitku vodu: EPA limiti za zagađivače. Olovo: 15 µg/L (15 ppb) nivo djelovanja. Arsen: 10 µg/L (10 ppb) maksimum. Nitrat: 10 mg/L (10 ppm) maksimum. Kritično za javno zdravlje.

• Olovo: <15 µg/L (EPA)
• Arsen: <10 µg/L (WHO)
• Nitrat: <10 mg/L
• Hlor: 0,2-2 mg/L (tretman)

Testovi krvi u g/dL ili mg/dL. Glukoza: 70-100 mg/dL normalno. Holesterol: <200 mg/dL poželjno. Hemoglobin: 12-16 g/dL. Medicinska dijagnoza se oslanja na raspone koncentracija.

• Glukoza: 70-100 mg/dL
• Holesterol: <200 mg/dL
• Hemoglobin: 12-16 g/dL
• Jedinice: g/dL, mg/dL uobičajene

Kvaliteta zraka: PM2.5 u µg/m³. Kontaminacija tla: mg/kg. Površinske vode: ng/L za organske tvari u tragovima. ppb i ppt nivoi za pesticide, farmaceutske proizvode. Potrebna je ultra-osjetljiva detekcija.

• PM2.5: <12 µg/m³ (WHO)
• Pesticidi: ng/L do µg/L
• Teški metali: µg/L raspon
• Organske tvari u tragovima: ng/L do pg/L

g/L × 1000 = mg/L. mg/L × 1000 = µg/L. Brzo: svaki prefiks = ×1000 skala. 5 mg/L = 5000 µg/L.

• g/L → mg/L: ×1000
• mg/L → µg/L: ×1000
• µg/L → ng/L: ×1000
• Jednostavni ×1000 koraci

Za vodu: 1 ppm = 1 mg/L. 1% w/v = 10 g/L = 10.000 ppm. 100 ppm = 0,01%. Brzi postotak!

• 1 ppm = 1 mg/L (voda)
• 1% = 10.000 ppm
• 0,1% = 1.000 ppm
• 0,01% = 100 ppm

C1V1 = C2V2. Da biste razrijedili 10x, konačni volumen je 10x veći. 100 mg/L razrijeđeno 10x = 10 mg/L. Lako!

• C1V1 = C2V2
• Razrijediti 10x: V2 = 10V1
• C2 = C1/10
• Primjer: 100 mg/L na 10 mg/L

Uzorak vode ima 12 µg/L olova. Je li siguran (EPA nivo djelovanja: 15 µg/L)?

12 µg/L < 15 µg/L. Da, ispod je EPA nivoa djelovanja. Također izraženo kao 12 ppb < 15 ppb. Sigurno!

Razrijediti 50 mL od 200 mg/L na 500 mL. Konačna koncentracija?

C1V1 = C2V2. (200)(50) = C2(500). C2 = 10.000/500 = 20 mg/L. 10x razrjeđivanje!

Napraviti 0,9% fiziološki rastvor. Koliko grama NaCl po litri?

0,9% w/v = 0,9 g po 100 mL = 9 g po 1000 mL = 9 g/L. Fiziološki rastvor!

Morska voda sadrži ~35 g/L otopljenih soli (3,5% saliniteta). Uglavnom NaCl, ali i Mg, Ca, K, SO4. Mrtvo more: 280 g/L (28%) toliko slano da plutate! Veliko slano jezero: 50-270 g/L ovisno o nivou vode.

ppm (dijelova na milion) postao je popularan 1950-ih za zagađenje zraka i kvalitetu vode. Prije toga, koristio se % ili g/L. Sada je standard za zagađivače u tragovima. Lako za razumjeti: 1 ppm = 1 kap u 50 litara!

Glukoza u krvi natašte: 70-100 mg/dL (700-1000 mg/L). To je samo 0,07-0,1% težine krvi! Dijabetes se dijagnosticira na >126 mg/dL. Male promjene su važne—stroga regulacija inzulinom/glukagonom.

Hlor u bazenu: 1-3 mg/L (ppm) za sanitaciju. Više = peckanje očiju. Niže = rast bakterija. Vruće kade: 3-5 ppm (toplije = više bakterija). Mala koncentracija, veliki učinak!

Meka: <60 mg/L CaCO3. Umjerena: 60-120. Tvrda: 120-180. Vrlo tvrda: >180 mg/L. Tvrda voda uzrokuje kamenac, koristi više sapuna. Meka voda je bolja za pranje, ali može korodirati cijevi!

EPA nivo djelovanja za olovo: 15 µg/L (15 ppb) u pitkoj vodi. Smanjeno sa 50 ppb 1991. godine. Ne postoji siguran nivo olova! Kriza u Flintu, Michigan: nivoi su dostigli 4000 ppb u najgorim slučajevima. Tragično.

Veliki smrad u Londonu 1858. godine—kada su mirisi kanalizacije iz Temze zatvorili Parlament—katalizirao je prve sistematske studije kvalitete vode. Gradovi su započeli grube hemijske testove na kontaminaciju.

Rane metode su bile kvalitativne ili polukvantitativne: boja, miris i grubi testovi taloženja. Revolucija teorije klica (Pasteur, Koch) potaknula je potražnju za boljim standardima vode.

• 1858: Veliki smrad tjera London da izgradi moderne kanalizacije
• 1890-e: Prvi hemijski testovi na tvrdoću, alkalnost i hlorid
• Jedinice: grejna po galonu (gpg), dijelova na 10.000

Hloriranje vode (prva američka postrojenja: Jersey City, 1914.) zahtijevalo je precizno doziranje—premalo nije dezinficiralo, previše je bilo toksično. To je dovelo do usvajanja mg/L (dijelova na milion) kao standardne jedinice.

Spektrofotometrija i titrimetrijske metode omogućile su precizno mjerenje koncentracije. Agencije za javno zdravstvo postavile su limite za pitku vodu u mg/L.

• 1914: Hlor se dozira na 0,5-2 mg/L za dezinfekciju
• 1925: Služba za javno zdravstvo SAD-a postavlja prve standarde za vodu
• mg/L i ppm postaju zamjenjivi za razrijeđene vodene otopine

„Tiho proljeće“ (1962.) i ekološke krize (požar na rijeci Cuyahoga, Love Canal) potaknuli su regulaciju pesticida, teških metala i industrijskih zagađivača na nivoima µg/L (ppb).

Atomska apsorpciona spektroskopija (AAS) i plinska hromatografija (GC) omogućile su detekciju ispod 1 µg/L. EPA-in Zakon o sigurnoj pitkoj vodi (1974.) naložio je maksimalne nivoe zagađivača (MCL) u µg/L.

• 1974: Zakon o sigurnoj pitkoj vodi stvara nacionalne MCL standarde
• 1986: Zabrana olova; nivo djelovanja postavljen na 15 µg/L (15 ppb)
• 1996: Limit za arsen smanjen sa 50 na 10 µg/L

Moderni LC-MS/MS i ICP-MS instrumenti otkrivaju farmaceutske proizvode, PFAS i endokrine disruptore na nivoima ng/L (ppt), pa čak i pg/L (ppq).

Kriza vode u Flintu (2014-2016) razotkrila je propuste: olovo je dostiglo 4000 ppb (267× EPA limit). WHO i EPA kontinuirano ažuriraju smjernice kako se analitička osjetljivost poboljšava.

• 2000-e: PFAS 'vječne hemikalije' otkrivene na nivoima ng/L
• 2011: WHO ažurira smjernice za >100 zagađivača
• 2020-e: Rutinska detekcija na pg/L; novi izazovi u mikroplastici, nanomaterijalima

Za razrijeđene vodene otopine (poput pitke vode), 1 ppm ≈ 1 mg/L. Ovo pretpostavlja da je gustoća otopine = 1 kg/L (kao čista voda). Za druge rastvarače ili koncentrirane otopine, ppm i mg/L se razlikuju jer gustoća ≠ 1. ppm je omjer mase/mase ili volumena/volumena; mg/L je masa/volumen. Uvijek koristite mg/L za preciznost!

g/L (masena koncentracija) i mol/L (molarna koncentracija) su različite veličine. Konverzija zahtijeva molekularnu težinu: mol/L = (g/L) / (MW u g/mol). Primjer: 58,44 g/L NaCl = 1 mol/L. Ali 58,44 g/L glukoze = 0,324 mol/L (različita MW). Morate znati supstancu!

%w/v = postotak težine/volumena = grama po 100 mL. 10% w/v = 10 g po 100 mL = 100 g po 1000 mL = 100 g/L. Direktna konverzija! Razlikuje se od %w/w (težina/težina, zahtijeva gustoću) i %v/v (volumen/volumen, zahtijeva obje gustoće). Uvijek navedite koji % mislite!

Koristite C1V1 = C2V2. C1 = početna koncentracija, V1 = početni volumen, C2 = konačna koncentracija, V2 = konačni volumen. Primjer: razrijediti 100 mg/L 10x. C2 = 10 mg/L. Trebate V1 = 10 mL, V2 = 100 mL. Dodajte 90 mL rastvarača u 10 mL koncentrata.

Tvrdoća vode dolazi od jona Ca2+ i Mg2+, ali različite atomske težine otežavaju direktno poređenje. Pretvaranje u ekvivalent CaCO3 pruža standardnu skalu. 1 mmol/L Ca2+ = 100 mg/L kao CaCO3. 1 mmol/L Mg2+ = 100 mg/L kao CaCO3. Pošteno poređenje uprkos različitim stvarnim jonima!

Ovisi o kontekstu. Kvaliteta vode: µg/L (ppb) do ng/L (ppt) raspon. Okoliš: ng/L do pg/L. Klinički: često ng/mL do µg/mL. 'Trag' općenito znači <1 mg/L. Ultra-trag: <1 µg/L. Moderni instrumenti otkrivaju femtograme (fg) u istraživanju!