Koncentrācija mēra, cik daudz izšķīdušās vielas ir izšķīdis šķīdumā. Masas koncentrācija = izšķīdušās vielas masa ÷ šķīduma tilpums. 100 mg sāls 1 L ūdens = 100 mg/L koncentrācija. Lielākas vērtības = stiprāks šķīdums.

• Koncentrācija = masa/tilpums
• g/L = grami uz litru (pamata)
• mg/L = miligrami uz litru
• Lielāks skaitlis = vairāk izšķīdušās vielas

Masas koncentrācija: izšķīdušās vielas masa uz tilpumu. Vienības: g/L, mg/L, µg/L. Tieša un nepārprotama. 1 g/L = 1000 mg/L = 1 000 000 µg/L. Izmanto ūdens kvalitātē, klīniskajā ķīmijā, vides monitoringā.

• g/L = grami uz litru
• mg/L = miligrami uz litru
• µg/L = mikrogrami uz litru
• Tiešs mērījums, bez neskaidrībām

ppm (daļas uz miljonu) ≈ mg/L ūdenim. ppb (daļas uz miljardu) ≈ µg/L. Procenti m/t: 10% = 100 g/L. Viegli saprotams, bet atkarīgs no konteksta. Bieži sastopams ūdens kvalitātes testēšanā.

• 1 ppm ≈ 1 mg/L (ūdens)
• 1 ppb ≈ 1 µg/L (ūdens)
• 10% m/t = 100 g/L
• Konteksts: ūdens šķīdumi

Standarta vienības: g/L, mg/L, µg/L, ng/L. Skaidras un nepārprotamas. Katrs prefikss = ×1000 skala. Universālas ķīmijā, vides zinātnē, klīniskajos testos.

• g/L = pamata vienība
• mg/L = miligrami uz litru
• µg/L = mikrogrami uz litru
• ng/L, pg/L pēdu analīzei

ppm, ppb, ppt tiek bieži izmantoti. Atšķaidītiem ūdens šķīdumiem: 1 ppm ≈ 1 mg/L, 1 ppb ≈ 1 µg/L. EPA izmanto mg/L un µg/L standartiem. PVO izmanto ppm vienkāršības labad.

• ppm = daļas uz miljonu
• ppb = daļas uz miljardu
• Derīgs atšķaidītiem ūdens šķīdumiem
• EPA standarti mg/L, µg/L

Izteikts kā CaCO₃ ekvivalents. Vienības: gpg (graudi uz galonu), °fH (franču), °dH (vācu), °e (angļu). Visas pārvēršas mg/L kā CaCO₃. Standarts ūdens attīrīšanai.

• gpg: ASV ūdens cietība
• °fH: franču grādi
• °dH: vācu grādi
• Viss kā CaCO₃ ekvivalents

Koncentrācija = masa/tilpums. C = m/V. Vienības: g/L = kg/m³. Pārveidošana: reiziniet ar 1000, lai iegūtu mg/L, ar 1 000 000, lai iegūtu µg/L. ppm ≈ mg/L ūdenim (blīvums ≈ 1 kg/L).

• C = m/V (koncentrācija)
• 1 g/L = 1000 mg/L
• 1 mg/L ≈ 1 ppm (ūdens)
• %m/t: masa% = (g/100mL)

Atšķaidīšanas formula: C1V1 = C2V2. Sākotnējā koncentrācija x tilpums = beigu koncentrācija x tilpums. 10 ml 100 mg/L atšķaidīts līdz 100 ml = 10 mg/L. Masas saglabāšana.

• C1V1 = C2V2 (atšķaidīšana)
• Masa saglabājas atšķaidot
• Piemērs: 10x100 = 1x1000
• Noderīgs laboratorijas sagatavošanai

Šķīdība = maksimālā koncentrācija. Atkarīga no temperatūras. NaCl: 360 g/L pie 20°C. Cukurs: 2000 g/L pie 20°C. Pārsniedzot šķīdību → nogulsnes.

• Šķīdība = maksimālā koncentrācija
• Atkarīga no temperatūras
• Pārsātināšana iespējama
• Pārsniedzot → nogulsnes

Dzeramā ūdens standarti: EPA ierobežojumi piesārņotājiem. Svins: 15 µg/L (15 ppb) rīcības līmenis. Arsēns: 10 µg/L (10 ppb) maksimums. Nitrāts: 10 mg/L (10 ppm) maksimums. Kritiski svarīgi sabiedrības veselībai.

• Svins: <15 µg/L (EPA)
• Arsēns: <10 µg/L (PVO)
• Nitrāts: <10 mg/L
• Hlors: 0.2-2 mg/L (attīrīšana)

Asins analīzes g/dL vai mg/dL. Glikoze: 70-100 mg/dL normāli. Holesterīns: <200 mg/dL vēlams. Hemoglobīns: 12-16 g/dL. Medicīniskā diagnoze balstās uz koncentrācijas diapazoniem.

• Glikoze: 70-100 mg/dL
• Holesterīns: <200 mg/dL
• Hemoglobīns: 12-16 g/dL
• Vienības: g/dL, mg/dL bieži

Gaisa kvalitāte: PM2.5 µg/m³. Augsnes piesārņojums: mg/kg. Virszemes ūdeņi: ng/L organisko vielu pēdām. ppb un ppt līmeņi pesticīdiem, farmaceitiskajiem līdzekļiem. Nepieciešama ultra-jutīga noteikšana.

• PM2.5: <12 µg/m³ (PVO)
• Pesticīdi: no ng/L līdz µg/L
• Smagie metāli: µg/L diapazons
• Organisko vielu pēdas: no ng/L līdz pg/L

g/L × 1000 = mg/L. mg/L × 1000 = µg/L. Ātri: katrs prefikss = ×1000 skala. 5 mg/L = 5000 µg/L.

• g/L → mg/L: ×1000
• mg/L → µg/L: ×1000
• µg/L → ng/L: ×1000
• Vienkārši ×1000 soļi

Ūdenim: 1 ppm = 1 mg/L. 1% m/t = 10 g/L = 10 000 ppm. 100 ppm = 0.01%. Ātri procenti!

• 1 ppm = 1 mg/L (ūdens)
• 1% = 10 000 ppm
• 0.1% = 1 000 ppm
• 0.01% = 100 ppm

C1V1 = C2V2. Lai atšķaidītu 10x, beigu tilpums ir 10x lielāks. 100 mg/L atšķaidīts 10x = 10 mg/L. Viegli!

• C1V1 = C2V2
• Atšķaidīt 10x: V2 = 10V1
• C2 = C1/10
• Piemērs: 100 mg/L uz 10 mg/L

Ūdens paraugā ir 12 µg/L svina. Vai tas ir droši (EPA rīcības līmenis: 15 µg/L)?

12 µg/L < 15 µg/L. Jā, zem EPA rīcības līmeņa. Izteikts arī kā 12 ppb < 15 ppb. Droši!

Atšķaidiet 50 ml 200 mg/L līdz 500 ml. Kāda ir beigu koncentrācija?

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

Pagatavojiet 0.9% sāls šķīdumu. Cik gramu NaCl uz litru?

0.9% m/t = 0.9 g uz 100 ml = 9 g uz 1000 ml = 9 g/L. Fizioloģiskais sāls šķīdums!

Jūras ūdens satur ~35 g/L izšķīdušu sāļu (3.5% sāļums). Galvenokārt NaCl, bet arī Mg, Ca, K, SO4. Nāves jūra: 280 g/L (28%) tik sāļa, ka jūs peldat! Lielais Sāls ezers: 50-270 g/L atkarībā no ūdens līmeņa.

ppm (daļas uz miljonu) kļuva populārs 1950. gados gaisa piesārņojumam un ūdens kvalitātei. Pirms tam izmantoja % vai g/L. Tagad tas ir standarts pēdu piesārņotājiem. Viegli saprotams: 1 ppm = 1 piliens 50 litros!

Tukšā dūšā asins glikoze: 70-100 mg/dL (700-1000 mg/L). Tas ir tikai 0.07-0.1% no asins svara! Diabētu diagnosticē pie >126 mg/dL. Mazas izmaiņas ir svarīgas—stingra regulācija ar insulīnu/glikagonu.

Baseina hlors: 1-3 mg/L (ppm) sanitārijai. Augstāk = dedzinošas acis. Zemāk = baktēriju augšana. Karstās vannas: 3-5 ppm (siltāks = vairāk baktēriju). Maza koncentrācija, liels efekts!

Mīksts: <60 mg/L CaCO3. Mērens: 60-120. Ciets: 120-180. Ļoti ciets: >180 mg/L. Ciets ūdens izraisa kaļķakmens veidošanos, patērē vairāk ziepju. Mīksts ūdens ir labāks mazgāšanai, bet var korodēt caurules!

EPA svina rīcības līmenis: 15 µg/L (15 ppb) dzeramajā ūdenī. Samazināts no 50 ppb 1991. gadā. Nav droša svina līmeņa! Flinta, Mičiganas krīze: līmeņi sasniedza 4000 ppb sliktākajos gadījumos. Traģiski.

1858. gada Londonas Lielā Smaka—kad Temzas kanalizācijas smakas slēdza Parlamentu—katalizēja pirmos sistemātiskos ūdens kvalitātes pētījumus. Pilsētas sāka veikt aptuvenus ķīmiskos testus uz piesārņojumu.

Agrīnās metodes bija kvalitatīvas vai pus-kvantitatīvas: krāsa, smarža un aptuveni nogulšņu testi. Mikrobu teorijas revolūcija (Pastērs, Kohs) veicināja pieprasījumu pēc labākiem ūdens standartiem.

• 1858: Lielā Smaka liek Londonai būvēt modernas kanalizācijas sistēmas
• 1890. gadi: Pirmie ķīmiskie testi cietībai, sārmainībai un hlorīdam
• Vienības: graudi uz galonu (gpg), daļas uz 10 000

Ūdens hlorēšana (pirmā ASV rūpnīca: Džersisitija, 1914) prasīja precīzu dozēšanu—pārāk maz nespēja dezinficēt, pārāk daudz bija toksiski. Tas veicināja mg/L (daļas uz miljonu) kā standarta vienības pieņemšanu.

Spektrofotometrija un titrimetriskās metodes ļāva precīzi mērīt koncentrāciju. Sabiedrības veselības aģentūras noteica dzeramā ūdens ierobežojumus mg/L.

• 1914: Hlors tika dozēts 0.5-2 mg/L dezinfekcijai
• 1925: ASV Sabiedrības veselības dienests nosaka pirmos ūdens standartus
• mg/L un ppm kļuva savstarpēji aizvietojami atšķaidītiem ūdens šķīdumiem

„Klusais pavasaris” (1962) un vides krīzes (Kajahogas upes ugunsgrēks, Mīlas kanāls) veicināja pesticīdu, smago metālu un rūpniecisko piesārņotāju regulēšanu µg/L (ppb) līmeņos.

Atomu absorbcijas spektroskopija (AAS) un gāzu hromatogrāfija (GC) ļāva noteikt zem 1 µg/L. EPA Droša dzeramā ūdens akts (1974) noteica Maksimālos piesārņotāju līmeņus (MCL) µg/L.

• 1974: Droša dzeramā ūdens akts rada nacionālos MCL standartus
• 1986: Svina aizliegums; rīcības līmenis noteikts 15 µg/L (15 ppb)
• 1996: Arsēna ierobežojums samazināts no 50 līdz 10 µg/L

Modernie LC-MS/MS un ICP-MS instrumenti nosaka farmaceitiskos līdzekļus, PFAS un endokrīnos disruptorus ng/L (ppt) un pat pg/L (ppq) līmeņos.

Flintas ūdens krīze (2014-2016) atklāja neveiksmes: svins sasniedza 4000 ppb (267× EPA ierobežojuma). PVO un EPA nepārtraukti atjaunina vadlīnijas, uzlabojoties analītiskajai jutībai.

• 2000. gadi: PFAS 'mūžīgās ķimikālijas' noteiktas ng/L līmeņos
• 2011: PVO atjaunina vadlīnijas vairāk nekā 100 piesārņotājiem
• 2020. gadi: Rutīnas noteikšana pg/L; jauni izaicinājumi mikroplastmasā, nanomateriālos

Atšķaidītiem ūdens šķīdumiem (piemēram, dzeramajam ūdenim), 1 ppm ≈ 1 mg/L. Tas pieņem, ka šķīduma blīvums = 1 kg/L (kā tīram ūdenim). Citiem šķīdinātājiem vai koncentrētiem šķīdumiem ppm un mg/L atšķiras, jo blīvums ≠ 1. ppm ir masas/masas vai tilpuma/tilpuma attiecība; mg/L ir masa/tilpums. Precizitātei vienmēr izmantojiet mg/L!

g/L (masas koncentrācija) un mol/L (molārā koncentrācija) ir dažādi lielumi. Pārveidošanai nepieciešama molekulmasa: mol/L = (g/L) / (MM g/mol). Piemērs: 58.44 g/L NaCl = 1 mol/L. Bet 58.44 g/L glikozes = 0.324 mol/L (atšķirīga MM). Jums jāzina viela!

%m/t = procentuālā masa/tilpums = grami uz 100 ml. 10% m/t = 10 g uz 100 ml = 100 g uz 1000 ml = 100 g/L. Tieša pārveidošana! Atšķiras no %m/m (masa/masa, nepieciešams blīvums) un %t/t (tilpums/tilpums, nepieciešami abi blīvumi). Vienmēr norādiet, kuru % jūs domājat!

Izmantojiet C1V1 = C2V2. C1 = sākotnējā koncentrācija, V1 = sākotnējais tilpums, C2 = beigu koncentrācija, V2 = beigu tilpums. Piemērs: atšķaidiet 100 mg/L 10x. C2 = 10 mg/L. Nepieciešams V1 = 10 ml, V2 = 100 ml. Pievienojiet 90 ml šķīdinātāja 10 ml koncentrātam.

Ūdens cietība nāk no Ca2+ un Mg2+ joniem, bet dažādas atommasas apgrūtina tiešu salīdzināšanu. Pārveidošana uz CaCO3 ekvivalentu nodrošina standarta skalu. 1 mmol/L Ca2+ = 100 mg/L kā CaCO3. 1 mmol/L Mg2+ = 100 mg/L kā CaCO3. Godīga salīdzināšana, neskatoties uz dažādajiem faktiskajiem joniem!

Atkarīgs no konteksta. Ūdens kvalitāte: no µg/L (ppb) līdz ng/L (ppt) diapazons. Vides: no ng/L līdz pg/L. Klīniskais: bieži no ng/mL līdz µg/mL. 'Pēdas' parasti nozīmē <1 mg/L. Ultra-pēdas: <1 µg/L. Modernie instrumenti pētniecībā nosaka femtogramus (fg)!