A koncentráció azt méri, hogy mennyi oldott anyag van feloldva egy oldatban. Tömegkoncentráció = oldott anyag tömege ÷ oldat térfogata. 100 mg só 1 L vízben = 100 mg/L koncentráció. Magasabb értékek = erősebb oldat.

• Koncentráció = tömeg/térfogat
• g/L = gramm/liter (alap)
• mg/L = milligramm/liter
• Magasabb szám = több oldott anyag

Tömegkoncentráció: az oldott anyag tömege térfogatanként. Egységek: g/L, mg/L, µg/L. Közvetlen és egyértelmű. 1 g/L = 1000 mg/L = 1 000 000 µg/L. A vízminőségben, a klinikai kémiában és a környezeti megfigyelésben használják.

• g/L = gramm/liter
• mg/L = milligramm/liter
• µg/L = mikrogramm/liter
• Közvetlen mérés, nincs kétértelműség

ppm (parts per million) ≈ mg/L víz esetén. ppb (parts per billion) ≈ µg/L. Százalék w/v: 10% = 100 g/L. Könnyen érthető, de kontextusfüggő. Gyakori a vízminőség-vizsgálatokban.

• 1 ppm ≈ 1 mg/L (víz)
• 1 ppb ≈ 1 µg/L (víz)
• 10% w/v = 100 g/L
• Kontextus: vizes oldatok

Szabványos egységek: g/L, mg/L, µg/L, ng/L. Világos és egyértelmű. Minden előtag = ×1000-es skála. Univerzális a kémiában, a környezettudományban és a klinikai tesztelésben.

• g/L = alap egység
• mg/L = milligramm/liter
• µg/L = mikrogramm/liter
• ng/L, pg/L nyomelemzéshez

A ppm, ppb, ppt gyakran használt. Híg vizes oldatok esetén: 1 ppm ≈ 1 mg/L, 1 ppb ≈ 1 µg/L. Az EPA mg/L-t és µg/L-t használ a szabványokhoz. A WHO az egyszerűség kedvéért a ppm-et használja.

• ppm = részecske per millió
• ppb = részecske per milliárd
• Híg vizes oldatokra érvényes
• EPA szabványok mg/L-ben, µg/L-ben

CaCO₃ egyenértékként kifejezve. Egységek: gpg (grain per gallon), °fH (francia), °dH (német), °e (angol). Mindegyik mg/L-re konvertálható CaCO₃-ként. Szabvány a vízkezelésben.

• gpg: amerikai vízkeménység
• °fH: francia fokok
• °dH: német fokok
• Mind CaCO₃ egyenértékként

Koncentráció = tömeg/térfogat. C = m/V. Egységek: g/L = kg/m³. Átváltás: szorozzuk 1000-rel mg/L-hez, 1 000 000-val µg/L-hez. ppm ≈ mg/L víz esetén (sűrűség ≈ 1 kg/L).

• C = m/V (koncentráció)
• 1 g/L = 1000 mg/L
• 1 mg/L ≈ 1 ppm (víz)
• %w/v: tömeg% = (g/100mL)

Hígítási képlet: C1V1 = C2V2. Kezdeti koncentráció x térfogat = végső koncentráció x térfogat. 10 ml 100 mg/L-es oldat 100 ml-re hígítva = 10 mg/L. Tömegmegmaradás.

• C1V1 = C2V2 (hígítás)
• A tömeg a hígítás során megmarad
• Példa: 10x100 = 1x1000
• Hasznos laboratóriumi előkészítéshez

Oldhatóság = maximális koncentráció. Hőmérsékletfüggő. NaCl: 360 g/L 20°C-on. Cukor: 2000 g/L 20°C-on. Az oldhatóság túllépése → csapadékképződés.

• Oldhatóság = max. koncentráció
• Hőmérsékletfüggő
• Túltelítettség lehetséges
• Túllépés → csapadék

Ivóvíz-szabványok: EPA határértékek a szennyező anyagokra. Ólom: 15 µg/L (15 ppb) cselekvési szint. Arzén: 10 µg/L (10 ppb) maximum. Nitrát: 10 mg/L (10 ppm) maximum. Kritikus a közegészségügy szempontjából.

• Ólom: <15 µg/L (EPA)
• Arzén: <10 µg/L (WHO)
• Nitrát: <10 mg/L
• Klór: 0,2-2 mg/L (kezelés)

Vérvizsgálatok g/dL-ben vagy mg/dL-ben. Glükóz: 70-100 mg/dL normál. Koleszterin: <200 mg/dL kívánatos. Hemoglobin: 12-16 g/dL. Az orvosi diagnózis a koncentrációtartományokon alapul.

• Glükóz: 70-100 mg/dL
• Koleszterin: <200 mg/dL
• Hemoglobin: 12-16 g/dL
• Gyakori egységek: g/dL, mg/dL

Levegőminőség: PM2.5 µg/m³-ben. Talajszennyezés: mg/kg. Felszíni vizek: ng/L szerves nyomanyagokra. ppb és ppt szintek peszticidekre, gyógyszerekre. Ultraérzékeny kimutatás szükséges.

• PM2.5: <12 µg/m³ (WHO)
• Peszticidek: ng/L-től µg/L-ig
• Nehézfémek: µg/L tartomány
• Szerves nyomanyagok: ng/L-től pg/L-ig

g/L × 1000 = mg/L. mg/L × 1000 = µg/L. Gyorsan: minden előtag = ×1000-es skála. 5 mg/L = 5000 µg/L.

• g/L → mg/L: ×1000
• mg/L → µg/L: ×1000
• µg/L → ng/L: ×1000
• Egyszerű ×1000-es lépések

Víz esetén: 1 ppm = 1 mg/L. 1% w/v = 10 g/L = 10 000 ppm. 100 ppm = 0,01%. Gyors százalékszámítás!

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

C1V1 = C2V2. 10-szeres hígításhoz a végső térfogat 10-szer nagyobb. 100 mg/L 10-szeres hígítása = 10 mg/L. Könnyű!

• C1V1 = C2V2
• 10x hígítás: V2 = 10V1
• C2 = C1/10
• Példa: 100 mg/L-ből 10 mg/L

Egy vízminta 12 µg/L ólmot tartalmaz. Biztonságos-e (EPA cselekvési szint: 15 µg/L)?

12 µg/L < 15 µg/L. Igen, az EPA cselekvési szint alatt van. Másként kifejezve: 12 ppb < 15 ppb. Biztonságos!

Hígítson fel 50 ml 200 mg/L-es oldatot 500 ml-re. Mennyi a végső koncentráció?

C1V1 = C2V2. (200)(50) = C2(500). C2 = 10 000/500 = 20 mg/L. 10-szeres hígítás!

Készítsen 0,9%-os sóoldatot. Hány gramm NaCl szükséges literenként?

0,9% w/v = 0,9 g / 100 ml = 9 g / 1000 ml = 9 g/L. Fiziológiás sóoldat!

A tengervíz ~35 g/L oldott sót tartalmaz (3,5% sótartalom). Főleg NaCl, de Mg, Ca, K, SO4 is. Holt-tenger: 280 g/L (28%), annyira sós, hogy lebegsz benne! Nagy-sóstó: 50-270 g/L a vízszinttől függően.

A ppm (parts per million) az 1950-es években vált népszerűvé a légszennyezés és a vízminőség terén. Előtte %-ot vagy g/L-t használtak. Most ez a szabvány a nyomszennyeződésekre. Könnyen érthető: 1 ppm = 1 csepp 50 literben!

Éhgyomri vércukorszint: 70-100 mg/dL (700-1000 mg/L). Ez csak a vér tömegének 0,07-0,1%-a! A cukorbetegséget >126 mg/dL felett diagnosztizálják. A kis változások is számítanak – szigorú szabályozás inzulinnal/glukagonnal.

Uszodai klór: 1-3 mg/L (ppm) a fertőtlenítéshez. Magasabb = csípő szemek. Alacsonyabb = baktériumok szaporodása. Pezsgőfürdők: 3-5 ppm (melegebb = több baktérium). Kis koncentráció, nagy hatás!

Lágy: <60 mg/L CaCO3. Közepes: 60-120. Kemény: 120-180. Nagyon kemény: >180 mg/L. A kemény víz vízkövet okoz, több szappant használ. A lágy víz jobb a mosáshoz, de korrodálhatja a csöveket!

Az EPA ólom cselekvési szintje: 15 µg/L (15 ppb) az ivóvízben. 1991-ben 50 ppb-ről csökkentették. Nincs biztonságos ólomszint! A Flint-i vízkrízis, Michigan: a szintek a legrosszabb esetekben elérték a 4000 ppb-t. Tragikus.

A londoni Nagy Bűz 1858-ban – amikor a Temze szennyvízszaga miatt bezárt a Parlament – katalizálta az első szisztematikus vízminőségi vizsgálatokat. A városok durva kémiai tesztekbe kezdtek a szennyezés kimutatására.

A korai módszerek kvalitatívak vagy félkvantitatívak voltak: szín, szag és durva csapadékképzési tesztek. A csíraelmélet forradalma (Pasteur, Koch) ösztönözte a jobb vízminőségi szabványok iránti igényt.

• 1858: A Nagy Bűz arra kényszeríti Londont, hogy modern csatornahálózatot építsen
• 1890-es évek: Első kémiai tesztek a keménységre, lúgosságra és kloridra
• Egységek: grain per gallon (gpg), részecske per 10 000

A víz klórozása (első amerikai üzem: Jersey City, 1914) pontos adagolást igényelt – a túl kevés nem fertőtlenített, a túl sok mérgező volt. Ez vezetett a mg/L (részecske per millió) standard egységként való elfogadásához.

A spektrofotometria és a titrimetriás módszerek lehetővé tették a pontos koncentrációmérést. A közegészségügyi ügynökségek mg/L-ben határozták meg az ivóvíz határértékeit.

• 1914: A klórt 0,5-2 mg/L dózisban adagolták fertőtlenítésre
• 1925: Az USA Közegészségügyi Szolgálata bevezeti az első vízszabványokat
• A mg/L és a ppm felcserélhetővé válik a híg vizes oldatok esetében

A „Néma tavasz” (1962) és a környezeti válságok (Cuyahoga folyó tüze, Love Canal) ösztönözték a peszticidek, nehézfémek és ipari szennyező anyagok szabályozását µg/L (ppb) szinten.

Az atomabszorpciós spektroszkópia (AAS) és a gázkromatográfia (GC) lehetővé tette az 1 µg/L alatti kimutatást. Az EPA Biztonságos Ivóvíz Törvénye (1974) maximális szennyezőanyag-szinteket (MCL) írt elő µg/L-ben.

• 1974: A Biztonságos Ivóvíz Törvény nemzeti MCL szabványokat hoz létre
• 1986: Ólomtilalom; a cselekvési szintet 15 µg/L-ben (15 ppb) határozták meg
• 1996: Az arzén határértékét 50-ről 10 µg/L-re csökkentették

A modern LC-MS/MS és ICP-MS műszerek gyógyszereket, PFAS-t és endokrin diszruptorokat mutatnak ki ng/L (ppt) és akár pg/L (ppq) szinten.

A Flint-i vízkrízis (2014-2016) feltárta a hiányosságokat: az ólom elérte a 4000 ppb-t (az EPA határértékének 267-szerese). A WHO és az EPA folyamatosan frissíti az irányelveket, ahogy az analitikai érzékenység javul.

• 2000-es évek: A PFAS „örök vegyi anyagokat” ng/L szinten mutatták ki
• 2011: A WHO több mint 100 szennyezőanyagra vonatkozóan frissíti az irányelveket
• 2020-as évek: Rutinszerű kimutatás pg/L szinten; új kihívások a mikroplasztikok, nanoanyagok terén

Híg vizes oldatok (mint az ivóvíz) esetén 1 ppm ≈ 1 mg/L. Ez azt feltételezi, hogy az oldat sűrűsége = 1 kg/L (mint a tiszta vízé). Más oldószerek vagy tömény oldatok esetén a ppm és a mg/L különbözik, mert a sűrűség ≠ 1. A ppm tömeg/tömeg vagy térfogat/térfogat arány; a mg/L tömeg/térfogat. A pontosság érdekében mindig használjon mg/L-t!

A g/L (tömegkoncentráció) és a mol/L (moláris koncentráció) különböző mennyiségek. Az átváltáshoz molekulatömeg szükséges: mol/L = (g/L) / (MW g/mol-ban). Példa: 58,44 g/L NaCl = 1 mol/L. De 58,44 g/L glükóz = 0,324 mol/L (más MW). Ismerni kell az anyagot!

%w/v = tömeg/térfogat százalék = gramm / 100 ml. 10% w/v = 10 g / 100 ml = 100 g / 1000 ml = 100 g/L. Közvetlen átváltás! Különbözik a %w/w-től (tömeg/tömeg, sűrűség szükséges) és a %v/v-től (térfogat/térfogat, mindkét sűrűség szükséges). Mindig adja meg, melyik %-ra gondol!

Használja a C1V1 = C2V2 képletet. C1 = kezdeti koncentráció, V1 = kezdeti térfogat, C2 = végső koncentráció, V2 = végső térfogat. Példa: hígítson fel 100 mg/L-t 10-szeresére. C2 = 10 mg/L. Szüksége van V1 = 10 ml-re, V2 = 100 ml-re. Adjon 90 ml oldószert 10 ml koncentrátumhoz.

A vízkeménységet a Ca2+ és Mg2+ ionok okozzák, de a különböző atomtömegek megnehezítik a közvetlen összehasonlítást. A CaCO3 egyenértékre való átszámítás standard skálát biztosít. 1 mmol/L Ca2+ = 100 mg/L CaCO3-ként. 1 mmol/L Mg2+ = 100 mg/L CaCO3-ként. Igazságos összehasonlítás a különböző tényleges ionok ellenére!

A kontextustól függ. Vízminőség: µg/L (ppb) – ng/L (ppt) tartomány. Környezeti: ng/L – pg/L. Klinikai: gyakran ng/mL – µg/mL. A „nyom” általában <1 mg/L-t jelent. Ultra-nyom: <1 µg/L. A modern műszerek femtogrammokat (fg) is kimutatnak a kutatásban!