Die Konzentration misst, wie viel gelöster Stoff in einer Lösung gelöst ist. Massenkonzentration = Masse des gelösten Stoffes ÷ Volumen der Lösung. 100 mg Salz in 1 L Wasser = 100 mg/L Konzentration. Höhere Werte = stärkere Lösung.

• Konzentration = Masse/Volumen
• g/L = Gramm pro Liter (Basis)
• mg/L = Milligramm pro Liter
• Höhere Zahl = mehr gelöster Stoff

Massenkonzentration: Masse des gelösten Stoffes pro Volumen. Einheiten: g/L, mg/L, µg/L. Direkt und eindeutig. 1 g/L = 1000 mg/L = 1.000.000 µg/L. Wird in der Wasserqualität, der klinischen Chemie und der Umweltüberwachung verwendet.

• g/L = Gramm pro Liter
• mg/L = Milligramm pro Liter
• µg/L = Mikrogramm pro Liter
• Direkte Messung, keine Mehrdeutigkeit

ppm (Teile pro Million) ≈ mg/L für Wasser. ppb (Teile pro Milliarde) ≈ µg/L. Prozent w/v: 10% = 100 g/L. Leicht verständlich, aber kontextabhängig. Gängig bei der Prüfung der Wasserqualität.

• 1 ppm ≈ 1 mg/L (Wasser)
• 1 ppb ≈ 1 µg/L (Wasser)
• 10% w/v = 100 g/L
• Kontext: wässrige Lösungen

Standardeinheiten: g/L, mg/L, µg/L, ng/L. Klar und eindeutig. Jedes Präfix = Skala ×1000. Universell in Chemie, Umweltwissenschaften, klinischen Tests.

• g/L = Basiseinheit
• mg/L = Milligramm pro Liter
• µg/L = Mikrogramm pro Liter
• ng/L, pg/L für die Spurenanalyse

ppm, ppb, ppt werden häufig verwendet. Für verdünnte wässrige Lösungen: 1 ppm ≈ 1 mg/L, 1 ppb ≈ 1 µg/L. Die EPA verwendet mg/L und µg/L für Standards. Die WHO verwendet ppm der Einfachheit halber.

• ppm = Teile pro Million
• ppb = Teile pro Milliarde
• Gültig für verdünnte Wasserlösungen
• EPA-Standards in mg/L, µg/L

Ausgedrückt als CaCO₃-Äquivalent. Einheiten: gpg (Grains pro Gallone), °fH (französische), °dH (deutsche), °e (englische). Alle werden in mg/L als CaCO₃ umgerechnet. Standard für die Wasseraufbereitung.

• gpg: US-Wasserhärte
• °fH: französische Härtegrade
• °dH: deutsche Härtegrade
• Alle als CaCO₃-Äquivalent

Konzentration = Masse/Volumen. C = m/V. Einheiten: g/L = kg/m³. Umrechnung: mit 1000 für mg/L, mit 1.000.000 für µg/L multiplizieren. ppm ≈ mg/L für Wasser (Dichte ≈ 1 kg/L).

• C = m/V (Konzentration)
• 1 g/L = 1000 mg/L
• 1 mg/L ≈ 1 ppm (Wasser)
• %w/v: Massen% = (g/100mL)

Verdünnungsformel: C1V1 = C2V2. Anfangskonzentration x Volumen = Endkonzentration x Volumen. 10 ml von 100 mg/L auf 100 ml verdünnt = 10 mg/L. Massenerhaltung.

• C1V1 = C2V2 (Verdünnung)
• Masse bleibt bei Verdünnung erhalten
• Beispiel: 10x100 = 1x1000
• Nützlich für die Laborvorbereitung

Löslichkeit = maximale Konzentration. Temperaturabhängig. NaCl: 360 g/L bei 20°C. Zucker: 2000 g/L bei 20°C. Überschreiten der Löslichkeit → Ausfällung.

• Löslichkeit = max. Konzentration
• Temperaturabhängig
• Übersättigung möglich
• Überschreiten → Niederschlag

Trinkwasserstandards: EPA-Grenzwerte für Schadstoffe. Blei: 15 µg/L (15 ppb) Aktionsgrenze. Arsen: 10 µg/L (10 ppb) Maximum. Nitrat: 10 mg/L (10 ppm) Maximum. Kritisch für die öffentliche Gesundheit.

• Blei: <15 µg/L (EPA)
• Arsen: <10 µg/L (WHO)
• Nitrat: <10 mg/L
• Chlor: 0,2-2 mg/L (Aufbereitung)

Bluttests in g/dL oder mg/dL. Glukose: 70-100 mg/dL normal. Cholesterin: <200 mg/dL wünschenswert. Hämoglobin: 12-16 g/dL. Medizinische Diagnosen basieren auf Konzentrationsbereichen.

• Glukose: 70-100 mg/dL
• Cholesterin: <200 mg/dL
• Hämoglobin: 12-16 g/dL
• Einheiten: g/dL, mg/dL üblich

Luftqualität: PM2,5 in µg/m³. Bodenkontamination: mg/kg. Oberflächenwasser: ng/L für organische Spurenstoffe. ppb- und ppt-Werte für Pestizide, Pharmazeutika. Ultra-empfindlicher Nachweis erforderlich.

• PM2,5: <12 µg/m³ (WHO)
• Pestizide: ng/L bis µg/L
• Schwermetalle: µg/L-Bereich
• Organische Spurenstoffe: ng/L bis pg/L

g/L × 1000 = mg/L. mg/L × 1000 = µg/L. Schnell: jedes Präfix = Skala ×1000. 5 mg/L = 5000 µg/L.

• g/L → mg/L: ×1000
• mg/L → µg/L: ×1000
• µg/L → ng/L: ×1000
• Einfache ×1000-Schritte

Für Wasser: 1 ppm = 1 mg/L. 1% w/v = 10 g/L = 10.000 ppm. 100 ppm = 0,01%. Schnelle Prozentrechnung!

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

C1V1 = C2V2. Um 10-fach zu verdünnen, ist das Endvolumen 10-mal größer. 100 mg/L 10-fach verdünnt = 10 mg/L. Einfach!

• C1V1 = C2V2
• 10-fach verdünnen: V2 = 10V1
• C2 = C1/10
• Beispiel: 100 mg/L zu 10 mg/L

Eine Wasserprobe enthält 12 µg/L Blei. Ist sie sicher (EPA-Aktionsgrenze: 15 µg/L)?

12 µg/L < 15 µg/L. Ja, unter der EPA-Aktionsgrenze. Auch ausgedrückt als 12 ppb < 15 ppb. Sicher!

50 ml von 200 mg/L auf 500 ml verdünnen. Endkonzentration?

C1V1 = C2V2. (200)(50) = C2(500). C2 = 10.000/500 = 20 mg/L. 10-fache Verdünnung!

Eine 0,9%ige Kochsalzlösung herstellen. Wie viele Gramm NaCl pro Liter?

0,9% w/v = 0,9 g pro 100 ml = 9 g pro 1000 ml = 9 g/L. Physiologische Kochsalzlösung!

Meerwasser enthält ~35 g/L gelöste Salze (3,5% Salzgehalt). Hauptsächlich NaCl, aber auch Mg, Ca, K, SO4. Totes Meer: 280 g/L (28%) so salzig, dass man darin schwebt! Großer Salzsee: 50-270 g/L je nach Wasserstand.

ppm (Teile pro Million) wurde in den 1950er Jahren für Luftverschmutzung und Wasserqualität populär. Davor verwendete man % oder g/L. Jetzt ist es der Standard für Spurenschadstoffe. Leicht zu verstehen: 1 ppm = 1 Tropfen in 50 Litern!

Nüchternblutzucker: 70-100 mg/dL (700-1000 mg/L). Das sind nur 0,07-0,1% des Blutgewichts! Diabetes wird bei >126 mg/dL diagnostiziert. Kleine Änderungen sind wichtig – strenge Regulierung durch Insulin/Glukagon.

Pool-Chlor: 1-3 mg/L (ppm) zur Desinfektion. Höher = brennende Augen. Niedriger = Bakterienwachstum. Whirlpools: 3-5 ppm (wärmer = mehr Bakterien). Kleine Konzentration, große Wirkung!

Weich: <60 mg/L CaCO3. Mittel: 60-120. Hart: 120-180. Sehr hart: >180 mg/L. Hartes Wasser verursacht Kalkablagerungen, verbraucht mehr Seife. Weiches Wasser ist besser zum Waschen, kann aber Rohre angreifen!

Die EPA-Aktionsgrenze für Blei beträgt 15 µg/L (15 ppb) im Trinkwasser. 1991 von 50 ppb gesenkt. Es gibt keinen sicheren Bleiwert! Die Flint-Wasserkrise in Michigan: Die Werte erreichten in den schlimmsten Fällen 4000 ppb. Tragisch.

Der Große Gestank von London im Jahr 1858 – als die Abwassergerüche der Themse das Parlament lahmlegten – katalysierte die ersten systematischen Studien zur Wasserqualität. Städte begannen mit groben chemischen Tests auf Verunreinigungen.

Frühe Methoden waren qualitativ oder halbquantitativ: Farbe, Geruch und grobe Fällungstests. Die Revolution der Keimtheorie (Pasteur, Koch) trieb die Nachfrage nach besseren Wasserstandards voran.

• 1858: Der Große Gestank zwingt London, moderne Kanalisationen zu bauen
• 1890er: Erste chemische Tests auf Härte, Alkalinität und Chlorid
• Einheiten: Grains pro Gallone (gpg), Teile pro 10.000

Die Wasserchlorung (erste US-Anlage: Jersey City, 1914) erforderte eine präzise Dosierung – zu wenig desinfizierte nicht, zu viel war giftig. Dies führte zur Übernahme von mg/L (Teile pro Million) als Standardeinheit.

Spektrophotometrie und titrimetrische Methoden ermöglichten eine genaue Konzentrationsmessung. Gesundheitsbehörden legten Trinkwassergrenzwerte in mg/L fest.

• 1914: Chlor wurde mit 0,5-2 mg/L zur Desinfektion dosiert
• 1925: Der US Public Health Service legt die ersten Wasserstandards fest
• mg/L und ppm werden für verdünnte wässrige Lösungen austauschbar

„Der stumme Frühling“ (1962) und Umweltkrisen (Brand des Cuyahoga River, Love Canal) führten zur Regulierung von Pestiziden, Schwermetallen und industriellen Schadstoffen im µg/L (ppb)-Bereich.

Atomabsorptionsspektroskopie (AAS) und Gaschromatographie (GC) ermöglichten den Nachweis unter 1 µg/L. Der Safe Drinking Water Act der EPA (1974) schrieb Maximale Schadstoffkonzentrationen (MCLs) in µg/L vor.

• 1974: Der Safe Drinking Water Act schafft nationale MCL-Standards
• 1986: Bleiverbot; Aktionsgrenze auf 15 µg/L (15 ppb) festgelegt
• 1996: Arsengrenzwert von 50 auf 10 µg/L gesenkt

Moderne LC-MS/MS- und ICP-MS-Instrumente weisen Pharmazeutika, PFAS und endokrine Disruptoren im ng/L (ppt)- und sogar pg/L (ppq)-Bereich nach.

Die Wasserkrise in Flint (2014-2016) deckte Versäumnisse auf: Blei erreichte 4000 ppb (das 267-fache des EPA-Grenzwertes). WHO und EPA aktualisieren kontinuierlich die Richtlinien, da die analytische Empfindlichkeit zunimmt.

• 2000er: PFAS, die „ewigen Chemikalien“, werden im ng/L-Bereich nachgewiesen
• 2011: Die WHO aktualisiert die Richtlinien für >100 Schadstoffe
• 2020er: Routinemäßiger Nachweis im pg/L-Bereich; neue Herausforderungen bei Mikroplastik, Nanomaterialien

Für verdünnte wässrige Lösungen (wie Trinkwasser) gilt 1 ppm ≈ 1 mg/L. Dies setzt voraus, dass die Dichte der Lösung = 1 kg/L ist (wie bei reinem Wasser). Bei anderen Lösungsmitteln oder konzentrierten Lösungen unterscheiden sich ppm und mg/L, da die Dichte ≠ 1 ist. ppm ist ein Masse/Masse- oder Volumen/Volumen-Verhältnis; mg/L ist Masse/Volumen. Verwenden Sie für Präzision immer mg/L!

g/L (Massenkonzentration) und mol/L (Stoffmengenkonzentration) sind unterschiedliche Größen. Die Umrechnung erfordert das Molekulargewicht: mol/L = (g/L) / (MW in g/mol). Beispiel: 58,44 g/L NaCl = 1 mol/L. Aber 58,44 g/L Glukose = 0,324 mol/L (unterschiedliches MW). Sie müssen die Substanz kennen!

%w/v = Prozent Gewicht/Volumen = Gramm pro 100 ml. 10% w/v = 10 g pro 100 ml = 100 g pro 1000 ml = 100 g/L. Direkte Umrechnung! Anders als %w/w (Gewicht/Gewicht, erfordert Dichte) und %v/v (Volumen/Volumen, erfordert beide Dichten). Geben Sie immer an, welches % Sie meinen!

Verwenden Sie C1V1 = C2V2. C1 = Anfangskonzentration, V1 = Anfangsvolumen, C2 = Endkonzentration, V2 = Endvolumen. Beispiel: Verdünnen Sie 100 mg/L 10-fach. C2 = 10 mg/L. Sie benötigen V1 = 10 ml, V2 = 100 ml. Fügen Sie 90 ml Lösungsmittel zu 10 ml Konzentrat hinzu.

Die Wasserhärte wird durch Ca2+- und Mg2+-Ionen verursacht, aber unterschiedliche Atomgewichte erschweren einen direkten Vergleich. Die Umrechnung in ein CaCO3-Äquivalent bietet eine Standardskala. 1 mmol/L Ca2+ = 100 mg/L als CaCO3. 1 mmol/L Mg2+ = 100 mg/L als CaCO3. Ein fairer Vergleich trotz unterschiedlicher tatsächlicher Ionen!

Hängt vom Kontext ab. Wasserqualität: µg/L (ppb) bis ng/L (ppt)-Bereich. Umwelt: ng/L bis pg/L. Klinisch: oft ng/mL bis µg/mL. 'Spur' bedeutet im Allgemeinen <1 mg/L. Ultra-Spur: <1 µg/L. Moderne Instrumente weisen Femtogramm (fg) in der Forschung nach!