De belangrijkste concentratie-eenheden op een rijtje

In wetenschappelijk onderzoek wordt er voor oplossingen meestal de concentratie-eenheid mol/L gebruikt. In het dagelijks leven en dus ook op commerciële verpakkingen zal je deze concentratie-eenheid echter nooit tegenkomen. Afhankelijk van de aard van de oplossing of het mengsel wordt er op commerciële verpakkingen telkens voor een, ook voor niet-wetenschappers te begrijpen, concentratie-eenheid gekozen.

• Oplossingen en mengsels
• Oplossingen
• Mengsels
• Molaire concentratie (c)
• Volumeprocent (V%)
• Massavolumeprocent (mV%)
• Massaprocent (m%)
• Ppm (parts per million) en ppb (parts per billion)

Oplossingen en mengsels

Oplossingen

Een oplossing is op zich ook een mengsel, namelijk een homogeen mengsel. Een homogeen mengsel bestaat uit twee of meerdere zuivere stoffen die in elkaar zijn opgelost en dus niet meer visueel te onderscheiden zijn. Het zijn heldere mengsels.

Voorbeelden: suikerwater, granenjenever, keukenazijn, bleekwater, koffiedrank, mineraalwater,...

Mengsels

Het woord mengsel wordt eerder gebruikt voor heterogene mengsels. Dit zijn mengsels waarin de samenstellende componenten niet of niet volledig in elkaar zijn opgelost en dus nog wel van elkaar te onderscheiden zijn. Het zijn troebele, niet doorzichtige mengsels.

Voorbeelden: mayonaise, smoothie, ketchup, yoghurt, vinaigrette, vruchtensap,...

Molaire concentratie (c)

Dit is de concentratie-eenheid die meestal in een laboratorium wordt gehanteerd. De molaire concentratie van een stof in een oplossing geeft aan hoeveel mol (n) er van die stof in een bepaald volume (V) van de oplossing zit. De eenheid van molaire concentratie is mol/L.


Een mol van een stof bevat 6.023 x 10²³ van die stofdeeltjes. De massa van een mol van die stof wordt gedefinieerd als de molaire massa (M) van die stof.

Voorbeelden
Stel een keukenzout (NaCl)-oplossing met een molaire concentratie van 1 mol/L

• De molaire massa M van keukenzout is de som van de molaire massa's van de samenstellende atomen:
• M(Na) + M(Cl) = 22.99 g/mol + 35.45 g/mol = 58.44 g/mol.
• 1 mol NaCl heeft dus een massa van 58.44g.
• 1 liter keukenzoutoplossing met een molaire concentratie van 1mol/L, bevat dus 58.44 g keukenzout.

Stel 250 mL van een glucose(C₆H₁₂O₆)-oplossing met een molaire concentratie van 0.3 mol/L

• 1 L van een glucose-oplossing met dezelfde concentratie zou dus 0.3 mol glucose bevatten.
• 250 mL (0.250 L) van de oplossing, bevat 0.3 mol/L x 0.250 L = 0.075 mol glucose.
• De molaire concentratie van glucose: 6 x M(C) + 12 x M(H) + 6 x M(O) = 6 x 12.01 g/mol + 12 x 1.01 g/mol + 6 x 15.99 g/mol = 180.12 g/mol.
• 1 mol glucose heeft dus een massa van 180.12 g.
• 0.075 mol glucose heeft dus een massa van: m = n x M = 0.075 mol x 180.12 g/mol = 13.51 g
• 250 mL glucose-oplossing met een molaire concentratie van 0.3 mol/L bevat dus 13.51 g glucose.

Volumeprocent (V%)

Deze concentratie-eenheid wordt gebruikt voor opgeloste zuivere stoffen die bij kamertemperatuur vloeibaar zijn. Het volumeprocent geeft aan welk volume van een zuivere stof aanwezig is in 100 mL van de oplossing.


Voorbeelden

• Witte wijn met een V% van 12% bevat op 100 mL wijn 12 mL zuivere ethanol.
• Keukenazijn met een V% van 8% bevat op 100 mL keukenazijn 8 mL zuiver azijnzuur.
• Zuurstofwater met een V% van 3% bevat op 100 mL zuurstofwater 3 mL waterstofperoxide (H₂O₂)
• Vinaigrette met een V% van 70% aan olijfolie, bevat 70 mL olijfolie op 100 mL vinaigrette.

Massavolumeprocent (mV%)

Deze concentratie-eenheid wordt gebruikt om aan te geven welke massa van een zuivere stof voorkomt in 100 mL van de oplossing.


Voorbeeld

• Cola met een mV% van 10.6% aan suiker, bevat op 100 mL frisdrank 10.6 g zuivere suiker.
• Bleekwater met een mV% van 8% aan natriumhypochloriet (NaClO) bevat 8 g NaClO op 100 mL bleekwater.
• Sinaasappelsap met een mV% van 0.03% aan vitamine C bevat 0.03 g of 30 mg vitamine C op 100 mL sinaasappelsap.

Massaprocent (m%)

Deze concentratie-eenheid wordt gebruikt om aan te geven welke massa van een zuivere stof in 100 g van het mengsel voorkomt.


Voorbeeld

• Confituur met een massapercentage van 30m% aan suiker bevat dus 30 g suiker op 100 g confituur.
• Bleektabletten met een m% van 50% aan natriumhypochloriet (NaClO) bevat 50 g NaClO op 100 g tablet
• Bakmeel met een m% van 6 g aan bakpoeder (NaHCO₃) bevat 6 g bakpoeder op 100 g bakmeel.

Deze concentratie-eenheid wordt ook vaak gebruikt om de concentratie van geconcentreerde zuuroplossingen aan te geven. Op de verpakking staat dan samen met het massapercentage ook de dichtheid van de geconcentreerde oplossing vermeld. Dit laat toe om voor labodoeleinden deze concentratie in mol/L om te zetten.

Voorbeeld


36m% wil zeggen dat 100 g van de HCl-oplossing 36 g zuivere HCl bevat. De molaire massa van HCl kan je berekenen door de molaire massa's van de samenstellende atomen bij elkaar op te tellen:

• M(HCl) = M(H) + M(Cl) = 1.01 g/mol + 35.45 g/mol = 36.46 g/mol

Met deze molaire massa kan dan worden berekend hoeveel mol zuivere HCl er in 100 g HCl-oplossing zit:

• 36 g / 36.46 g/mol = 0.99 mol

ρ = 1.18 g/mL betekent dat 1 mL van de HCl-oplossing een massa heeft van 1.18 g.
Met de dichtheid van de oplossing kan worden berekend wat het volume is van 100 g oplossing.

• V = 100 g / 1.18 g/mL = 84.75 mL

Op 84.75 mL oplossing zit er dus 0.99 mol zuivere HCl. De molaire concentratie van de geconcentreerde oplossing is dus: 0.99 mol /0.08475L = 11.68 mol/L

Vaak wordt hiervoor volgende omzettingsformule gebruikt:


Toegepast op het voorbeeld: c = (36 x 1180 g/L) / (100 g x 36.46 g/mol) = 11.68 mol/L

Ppm (parts per million) en ppb (parts per billion)

Deze concentratie-eenheden worden gebruikt bij zeer lage concentraties, bijvoorbeeld bij milieu- en toxicologisch onderzoek.


Voorbeeld
Stel dat er zich 1 microgram (10^-6g) cadmiumionen in een liter afvalwater bevindt. We stellen voor de berekening de dichtheid van het afvalwater gelijk aan 1 g/mL. 1 L afvalwater heeft dus een massa van 1 kg.

• 1 microgram / 1000 g = 10^-6 g / 1000 g = 10^-3 g / 1000000 g = 10^-3 ppm
• 1 microgram / 1000 g = 10^-6 g / 1000 g = 1 g / 1000000000 g = 1 ppb