Koncentrace měří, kolik rozpuštěné látky je rozpuštěno v roztoku. Hmotnostní koncentrace = hmotnost rozpuštěné látky ÷ objem roztoku. 100 mg soli v 1 L vody = 100 mg/L koncentrace. Vyšší hodnoty = silnější roztok.

• Koncentrace = hmotnost/objem
• g/L = gramy na litr (základní)
• mg/L = miligramy na litr
• Vyšší číslo = více rozpuštěné látky

Hmotnostní koncentrace: hmotnost rozpuštěné látky na objem. Jednotky: g/L, mg/L, µg/L. Přímá a jednoznačná. 1 g/L = 1000 mg/L = 1 000 000 µg/L. Používá se v kvalitě vody, klinické chemii, monitorování životního prostředí.

• g/L = gramy na litr
• mg/L = miligramy na litr
• µg/L = mikrogramy na litr
• Přímé měření, žádná nejednoznačnost

ppm (částice na milion) ≈ mg/L pro vodu. ppb (částice na miliardu) ≈ µg/L. Procenta w/v: 10% = 100 g/L. Snadno srozumitelné, ale závislé na kontextu. Běžné při testování kvality vody.

• 1 ppm ≈ 1 mg/L (voda)
• 1 ppb ≈ 1 µg/L (voda)
• 10% w/v = 100 g/L
• Kontext: vodné roztoky

Standardní jednotky: g/L, mg/L, µg/L, ng/L. Jasné a jednoznačné. Každá předpona = měřítko ×1000. Univerzální v chemii, environmentálních vědách, klinickém testování.

• g/L = základní jednotka
• mg/L = miligramy na litr
• µg/L = mikrogramy na litr
• ng/L, pg/L pro stopovou analýzu

Běžně se používají ppm, ppb, ppt. Pro zředěné vodné roztoky: 1 ppm ≈ 1 mg/L, 1 ppb ≈ 1 µg/L. EPA používá pro standardy mg/L a µg/L. WHO používá ppm pro jednoduchost.

• ppm = částice na milion
• ppb = částice na miliardu
• Platné pro zředěné vodné roztoky
• Standardy EPA v mg/L, µg/L

Vyjádřeno jako ekvivalent CaCO₃. Jednotky: gpg (grany na galon), °fH (francouzské), °dH (německé), °e (anglické). Všechny se převádějí na mg/L jako CaCO₃. Standard pro úpravu vody.

• gpg: tvrdost vody v USA
• °fH: francouzské stupně
• °dH: německé stupně
• Vše jako ekvivalent CaCO₃

Koncentrace = hmotnost/objem. C = m/V. Jednotky: g/L = kg/m³. Převod: vynásobte 1000 pro mg/L, 1 000 000 pro µg/L. ppm ≈ mg/L pro vodu (hustota ≈ 1 kg/L).

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

Vzorec pro ředění: C1V1 = C2V2. Počáteční koncentrace x objem = konečná koncentrace x objem. 10 ml 100 mg/L zředěných na 100 ml = 10 mg/L. Zachování hmotnosti.

• C1V1 = C2V2 (ředění)
• Hmotnost se při ředění zachovává
• Příklad: 10x100 = 1x1000
• Užitečné pro laboratorní přípravu

Rozpustnost = maximální koncentrace. Závislá na teplotě. NaCl: 360 g/L při 20°C. Cukr: 2000 g/L při 20°C. Překročení rozpustnosti → srážení.

• Rozpustnost = max. koncentrace
• Závislá na teplotě
• Možná přesycenost
• Překročení → sraženina

Standardy pro pitnou vodu: limity EPA pro kontaminanty. Olovo: 15 µg/L (15 ppb) akční úroveň. Arsen: 10 µg/L (10 ppb) maximum. Dusičnany: 10 mg/L (10 ppm) maximum. Klíčové pro veřejné zdraví.

• Olovo: <15 µg/L (EPA)
• Arsen: <10 µg/L (WHO)
• Dusičnany: <10 mg/L
• Chlor: 0,2-2 mg/L (úprava)

Krevní testy v g/dL nebo mg/dL. Glukóza: 70-100 mg/dL normální. Cholesterol: <200 mg/dL žádoucí. Hemoglobin: 12-16 g/dL. Lékařská diagnóza se opírá o rozsahy koncentrací.

• Glukóza: 70-100 mg/dL
• Cholesterol: <200 mg/dL
• Hemoglobin: 12-16 g/dL
• Jednotky: g/dL, mg/dL běžné

Kvalita ovzduší: PM2.5 v µg/m³. Kontaminace půdy: mg/kg. Povrchové vody: ng/L pro stopové organické látky. Úrovně ppb a ppt pro pesticidy, léčiva. Vyžaduje se ultracitlivá detekce.

• PM2.5: <12 µg/m³ (WHO)
• Pesticidy: ng/L až µg/L
• Těžké kovy: rozsah µg/L
• Stopové organické látky: ng/L až pg/L

g/L × 1000 = mg/L. mg/L × 1000 = µg/L. Rychle: každá předpona = měřítko ×1000. 5 mg/L = 5000 µg/L.

• g/L → mg/L: ×1000
• mg/L → µg/L: ×1000
• µg/L → ng/L: ×1000
• Jednoduché kroky ×1000

Pro vodu: 1 ppm = 1 mg/L. 1% w/v = 10 g/L = 10 000 ppm. 100 ppm = 0,01%. Rychlá procenta!

• 1 ppm = 1 mg/L (voda)
• 1% = 10 000 ppm
• 0,1% = 1 000 ppm
• 0,01% = 100 ppm

C1V1 = C2V2. Pro ředění 10x je konečný objem 10x větší. 100 mg/L zředěných 10x = 10 mg/L. Snadné!

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

Vzorek vody obsahuje 12 µg/L olova. Je bezpečný (akční úroveň EPA: 15 µg/L)?

12 µg/L < 15 µg/L. Ano, je pod akční úrovní EPA. Vyjádřeno také jako 12 ppb < 15 ppb. Bezpečné!

Zřeďte 50 ml 200 mg/L na 500 ml. Konečná koncentrace?

C1V1 = C2V2. (200)(50) = C2(500). C2 = 10 000/500 = 20 mg/L. 10x zředění!

Připravte 0,9% fyziologický roztok. Kolik gramů NaCl na litr?

0,9% w/v = 0,9 g na 100 ml = 9 g na 1000 ml = 9 g/L. Fyziologický roztok!

Mořská voda obsahuje ~35 g/L rozpuštěných solí (3,5% salinita). Většinou NaCl, ale také Mg, Ca, K, SO4. Mrtvé moře: 280 g/L (28%) tak slané, že plavete! Velké solné jezero: 50-270 g/L v závislosti na hladině vody.

ppm (částice na milion) se stalo populárním v 50. letech pro znečištění ovzduší a kvalitu vody. Předtím se používalo % nebo g/L. Nyní je standardem pro stopové kontaminanty. Snadno pochopitelné: 1 ppm = 1 kapka v 50 litrech!

Hladina glukózy v krvi nalačno: 70-100 mg/dL (700-1000 mg/L). To je pouze 0,07-0,1% hmotnosti krve! Diabetes se diagnostikuje při >126 mg/dL. Malé změny jsou důležité — přísná regulace inzulínem/glukagonem.

Bazénový chlor: 1-3 mg/L (ppm) pro sanitaci. Vyšší = pálení očí. Nižší = růst bakterií. Vířivky: 3-5 ppm (teplejší = více bakterií). Malá koncentrace, velký účinek!

Měkká: <60 mg/L CaCO3. Střední: 60-120. Tvrdá: 120-180. Velmi tvrdá: >180 mg/L. Tvrdá voda způsobuje vodní kámen, spotřebovává více mýdla. Měkká voda je lepší na praní, ale může korodovat potrubí!

Akční úroveň EPA pro olovo: 15 µg/L (15 ppb) v pitné vodě. Sníženo z 50 ppb v roce 1991. Neexistuje žádná bezpečná úroveň olova! Krize ve Flintu v Michiganu: úrovně dosáhly v nejhorších případech 4000 ppb. Tragické.

Velký smrad v Londýně v roce 1858 — kdy pachy z kanalizace Temže uzavřely Parlament — katalyzoval první systematické studie kvality vody. Města začala provádět hrubé chemické testy na kontaminaci.

Rané metody byly kvalitativní nebo polokvantitativní: barva, zápach a hrubé srážecí testy. Revoluce v teorii bakterií (Pasteur, Koch) podnítila poptávku po lepších standardech pro vodu.

• 1858: Velký smrad nutí Londýn vybudovat moderní kanalizaci
• 1890. léta: První chemické testy na tvrdost, zásaditost a chloridy
• Jednotky: grany na galon (gpg), částice na 10 000

Chlorace vody (první americká úpravna: Jersey City, 1914) vyžadovala přesné dávkování — příliš málo nedezinfikovalo, příliš mnoho bylo toxické. To vedlo k přijetí mg/L (částic na milion) jako standardní jednotky.

Spektrofotometrie a titrační metody umožnily přesné měření koncentrace. Orgány veřejného zdraví stanovily limity pro pitnou vodu v mg/L.

• 1914: Chlor se dávkoval v rozmezí 0,5-2 mg/L pro dezinfekci
• 1925: Veřejná zdravotní služba USA stanovila první standardy pro vodu
• mg/L a ppm se staly zaměnitelnými pro zředěné vodné roztoky

Tiché jaro (1962) a environmentální krize (požár řeky Cuyahoga, Love Canal) podnítily regulaci pesticidů, těžkých kovů a průmyslových znečišťujících látek na úrovních µg/L (ppb).

Atomová absorpční spektroskopie (AAS) a plynová chromatografie (GC) umožnily detekci pod 1 µg/L. Zákon o bezpečné pitné vodě EPA (1974) nařídil maximální úrovně kontaminantů (MCL) v µg/L.

• 1974: Zákon o bezpečné pitné vodě vytváří národní standardy MCL
• 1986: Zákaz olova; akční úroveň stanovena na 15 µg/L (15 ppb)
• 1996: Limit pro arsen snížen z 50 na 10 µg/L

Moderní přístroje LC-MS/MS a ICP-MS detekují léčiva, PFAS a endokrinní disruptory na úrovních ng/L (ppt) a dokonce pg/L (ppq).

Vodní krize ve Flintu (2014-2016) odhalila selhání: olovo dosáhlo 4000 ppb (267× limitu EPA). WHO a EPA neustále aktualizují směrnice s tím, jak se zlepšuje analytická citlivost.

• 2000. léta: PFAS 'věčné chemikálie' detekovány na úrovních ng/L
• 2011: WHO aktualizuje směrnice pro více než 100 kontaminantů
• 2020. léta: Rutinní detekce na úrovni pg/L; nové výzvy v mikroplastech, nanomateriálech

Pro zředěné vodné roztoky (jako je pitná voda) je 1 ppm ≈ 1 mg/L. To předpokládá, že hustota roztoku = 1 kg/L (jako čistá voda). Pro jiné rozpouštědla nebo koncentrované roztoky se ppm a mg/L liší, protože hustota ≠ 1. ppm je poměr hmotnost/hmotnost nebo objem/objem; mg/L je hmotnost/objem. Pro přesnost vždy používejte mg/L!

g/L (hmotnostní koncentrace) a mol/L (molární koncentrace) jsou různé veličiny. Převod vyžaduje molekulovou hmotnost: mol/L = (g/L) / (MW v g/mol). Příklad: 58,44 g/L NaCl = 1 mol/L. Ale 58,44 g/L glukózy = 0,324 mol/L (jiná MW). Musíte znát látku!

%w/v = procenta hmotnost/objem = gramy na 100 ml. 10% w/v = 10 g na 100 ml = 100 g na 1000 ml = 100 g/L. Přímý převod! Liší se od %w/w (hmotnost/hmotnost, vyžaduje hustotu) a %v/v (objem/objem, vyžaduje obě hustoty). Vždy specifikujte, jaké % myslíte!

Použijte C1V1 = C2V2. C1 = počáteční koncentrace, V1 = počáteční objem, C2 = konečná koncentrace, V2 = konečný objem. Příklad: zřeďte 100 mg/L 10x. C2 = 10 mg/L. Potřebujete V1 = 10 ml, V2 = 100 ml. Přidejte 90 ml rozpouštědla do 10 ml koncentrátu.

Tvrdost vody pochází z iontů Ca2+ a Mg2+, ale různé atomové hmotnosti ztěžují přímé srovnání. Převod na ekvivalent CaCO3 poskytuje standardní stupnici. 1 mmol/L Ca2+ = 100 mg/L jako CaCO3. 1 mmol/L Mg2+ = 100 mg/L jako CaCO3. Spravedlivé srovnání navzdory různým skutečným iontům!

Záleží na kontextu. Kvalita vody: rozsah µg/L (ppb) až ng/L (ppt). Životní prostředí: ng/L až pg/L. Klinické: často ng/mL až µg/mL. 'Stopová' obecně znamená <1 mg/L. Ultra-stopová: <1 µg/L. Moderní přístroje detekují femtogramy (fg) ve výzkumu!