محول جزء في المليون (PPM) إلى المولارية - أداة تحويل التركيز المجانية

يحوّل حاسِب تحويل جزء في المليون إلى المولارية تركيزًا معطًى بأجزاء في المليون (PPM) إلى المولارية، أي عدد مولات المادة المذابة في كل لتر من المحلول. ويحتاج إلى مُدخلين: قيمة PPM والكتلة المولية للمادة.

ما هو PPM؟

يرمز PPM إلى أجزاء في المليون. وهو طريقة للتعبير عن تركيز صغير جدًا: كتلة مادة مذابة مقسومة على كتلة المحلول كله، ثم مضروبة في مليون.

$\text{PPM} = \frac{\text{كتلة المذاب}}{\text{كتلة المحلول}} \times 10^6$

بالنسبة إلى محلول مائي، تبلغ كتلة لتر واحد من المحلول نحو كيلوغرام واحد، لأن كثافة الماء قريبة من 1 غرام لكل ملليلتر. وفي هذه الحالة يساوي 1 PPM تقريبًا 1 ملليغرام من المذاب لكل لتر من المحلول (mg/L). ولهذا تذكر تقارير جودة المياه الملوثات غالبًا بوحدة mg/L وتسمي الرقم "PPM" بالتبادل.

ما هي المولارية؟

المولارية مقياس للتركيز يُستخدم في الكيمياء كلها. وهي تحصي مولات المادة لا كتلتها. والمول عدد ثابت من الجسيمات، نحو 6.022 × 10²³ منها.

$\text{المولارية (M)} = \frac{\text{مولات المذاب}}{\text{لترات المحلول}}$

تُكتب المولارية بوحدة مول لكل لتر (mol/L)، ويُعبَّر عنها أيضًا بالرمز M. ويستخدم الكيميائيون المولارية لأن التفاعلات الكيميائية تعتمد على عدد الجزيئات الموجودة، لا على عدد الغرامات.

صيغة التحويل من PPM إلى المولارية

لتحويل قيمة PPM إلى المولارية، يلزم معرفة الكتلة المولية للمادة. والكتلة المولية هي كتلة مول واحد من المادة، مقاسة بالغرام لكل مول (g/mol).

$\text{المولارية (M)} = \frac{\text{PPM}}{\text{الكتلة المولية} \times 1000}$

تعمل الصيغة لأن PPM في المحلول المائي تساوي مليغرامًا لكل لتر. والقسمة على 1000 تحوّل المليغرامات إلى غرامات. ثم إن قسمة الناتج على الكتلة المولية تحوّل الغرامات لكل لتر إلى مولات لكل لتر.

إذا أُسقطت قيمة 1000 بالخطأ، فستكون المولارية أكبر من قيمتها الفعلية بمقدار 1000 مرة.

مثال تطبيقي

تحتوي عينة ماء على 500 PPM من كلوريد الصوديوم (NaCl). والكتلة المولية لـ NaCl هي 58.44 غرام/مول.

$\text{المولارية} = \frac{500}{58.44 \times 1000} = \frac{500}{58{,}440} \approx 0.008556 \text{ mol/L}$

يبلغ تركيز كلوريد الصوديوم في العينة نحو 0.008556 M، أو ما يقارب 8.6 مليمول لكل لتر.

الكتل المولية الشائعة

الكتلة المولية للمركّب هي مجموع الكتل الذرية لكل ذرة في صيغته، ويمكن العثور عليها في الجدول الدوري.

القيود

تفترض الصيغة أعلاه أن المحلول مائي ومخفف، وأن كثافته قريبة من 1 غرام/mL. ويبدأ هذا الافتراض في فقدان دقته عند ما يزيد تقريبًا على 10,000 PPM (1% بالكتلة)، حيث تختلف الكثافة الفعلية للمحلول عن 1 غرام/mL بما يكفي للتأثير في النتيجة. فمياه البحر، مثلًا، كثافتها قريبة من 1.025 غرام/mL بدلًا من 1.0.

لا تنطبق الصيغة أيضًا مباشرة على تراكيز الغازات، التي تُعطى عادةً كنسبة حجمية (PPMv) بدلًا من نسبة كتلية، ولا على السوائل غير المائية مثل الإيثانول أو الأسيتون، التي تختلف كثافتها عن كثافة الماء. وفي هذه الحالات، يجب استخدام الكثافة الفعلية للمحلول أو مزيج الغاز بدلًا من افتراض أنها تساوي 1 غرام/mL.

الأسئلة الشائعة

كيف تحوّل PPM إلى المولارية؟ اقسم قيمة PPM على الكتلة المولية بوحدة g/mol، ثم اقسم الناتج على 1000: المولارية = PPM / (الكتلة المولية × 1000). مثلًا، تعطي 100 PPM من الغلوكوز (180.156 غرام/mol) مولارية قدرها نحو 0.000555 M.

هل تعادل 1 PPM قيمة 1 mg/L نفسها؟ نعم، في المحاليل المائية المخففة، لأن كثافة الماء قريبة من 1 غرام/mL. ولا ينطبق ذلك على المحاليل المركزة أو السوائل غير المائية أو مخاليط الغازات.

ما الفرق بين PPM والمولارية؟ يقيس PPM التركيز الكتلي: عدد مليغرامات المادة الموجودة في لتر من المحلول. أما المولارية فتقيس عدد المولات، وبالتالي عدد الجزيئات، الموجودة في لتر. وقد تكون لمادتين لهما قيمة PPM نفسها مولاريتان مختلفتان جدًا إذا اختلفت كتلتهما المولية.

هل يمكن تحويل المولارية مرة أخرى إلى PPM؟ نعم. اضرب المولارية في الكتلة المولية وفي 1000: PPM = المولارية × الكتلة المولية × 1000. ويعادل محلول NaCl تركيزه 0.01 M (58.44 غرام/mol) مقدار 584.4 PPM.

لماذا تحتاج العملية الحسابية إلى الكتلة المولية؟ تربط الكتلة المولية بين الكتلة وعدد الجزيئات. فتركيز الكتلة نفسه يقابل عددًا أكبر من الجزيئات في المادة الخفيفة مقارنةً بالمادة الثقيلة، ولذلك تلزم الكتلة المولية للانتقال من PPM القائم على الكتلة إلى المولارية القائمة على عدد الجزيئات.

أين يمكنني العثور على الكتلة المولية لمادة ما؟ يمكن حسابها بجمع الكتل الذرية للذرات الموجودة في الصيغة الكيميائية، باستخدام القيم الواردة في الجدول الدوري. كما تدرج صحائف بيانات مورّدي المواد الكيميائية وقواعد البيانات المرجعية مثل NIST Chemistry WebBook الكتل المولية مباشرةً.

المراجع

1. وكالة حماية البيئة الأمريكية. Indoor Air Unit Conversion. تحويل وحدات الهواء الداخلي — في الماء المخفف عند درجة حرارة الغرفة، يساوي 1 mg/لتر 1 ppm؛ وقيم ppm للغازات نسب حجمية (ppmV).
2. المعهد الوطني للمعايير والتقنية. CODATA Value: Avogadro constant. ثابت أفوغادرو — 6.022 140 76 × 10²³ لكل مول.
3. المعهد الوطني للمعايير والتقنية. NIST Chemistry WebBook: Sodium chloride. كلوريد الصوديوم — الوزن الجزيئي 58.443.