PPM zu Molarität Rechner - Kostenloser Konzentrationsumrechner

Ein PPM-zu-Molaritäts-Rechner wandelt eine in Teilen pro Million (PPM) angegebene Konzentration in die Molarität um, also die Anzahl der Mol gelöster Substanz pro Liter Lösung. Er benötigt zwei Eingaben: den PPM-Wert und die molare Masse der Substanz.

Was ist PPM?

PPM steht für Teile pro Million. Damit wird eine sehr geringe Konzentration ausgedrückt: die Masse einer gelösten Substanz geteilt durch die Masse der gesamten Lösung, multipliziert mit einer Million.

$\text{PPM} = \frac{\text{Masse des gelösten Stoffes}}{\text{Masse der Lösung}} \times 10^6$

Bei einer wässrigen Lösung hat ein Liter Lösung eine Masse von nahezu einem Kilogramm, da Wasser eine Dichte von etwa 1 Gramm pro Milliliter hat. Unter dieser Bedingung entspricht 1 PPM ungefähr 1 Milligramm gelöstem Stoff pro Liter Lösung (mg/L). Deshalb geben Berichte zur Wasserqualität Schadstoffe oft in mg/L an und bezeichnen die Zahl gleichbedeutend als „PPM“.

Was ist die Molarität?

Die Molarität ist ein Konzentrationsmaß, das in der gesamten Chemie verwendet wird. Sie zählt die Stoffmenge in Mol, nicht die Masse. Ein Mol ist eine feste Anzahl von Teilchen, nämlich etwa 6,022 × 10²³ Stück.

$\text{Molarität (M)} = \frac{\text{Mol gelösten Stoffes}}{\text{Liter Lösung}}$

Die Molarität wird in Mol pro Liter (mol/L) angegeben und auch als M geschrieben. Chemiker verwenden die Molarität, weil chemische Reaktionen davon abhängen, wie viele Moleküle vorhanden sind, nicht davon, wie viele Gramm vorliegen.

Formel zur Umrechnung von PPM in Molarität

Um einen PPM-Wert in die Molarität umzurechnen, wird die molare Masse der Substanz benötigt. Die molare Masse ist die Masse eines Mols eines Stoffes, gemessen in Gramm pro Mol (g/mol).

$\text{Molarität (M)} = \frac{\text{PPM}}{\text{Molare Masse} \times 1000}$

Die Formel funktioniert, weil PPM in einer wässrigen Lösung Milligramm pro Liter entspricht. Die Division durch 1000 rechnet Milligramm in Gramm um. Die Division dieses Ergebnisses durch die molare Masse rechnet Gramm pro Liter in Mol pro Liter um.

Wird 1000 versehentlich weggelassen, fällt die berechnete Molarität 1000-mal zu groß aus.

Rechenbeispiel

Eine Wasserprobe enthält 500 PPM Natriumchlorid (NaCl). Die molare Masse von NaCl beträgt 58,44 g/mol.

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

Die Probe hat eine Natriumchloridkonzentration von etwa 0,008556 M, also ungefähr 8,6 Millimol pro Liter.

Häufige molare Massen

Die molare Masse einer Verbindung ist die Summe der Atommassen aller Atome in ihrer Formel, die dem Periodensystem entnommen werden.

Einschränkungen

Die obige Formel setzt voraus, dass die Lösung wässrig und verdünnt ist und eine Dichte nahe 1 g/mL besitzt. Diese Annahme wird ab ungefähr 10.000 PPM (1 % Massenanteil) zunehmend ungenau, da die tatsächliche Dichte der Lösung dann so stark von 1 g/mL abweicht, dass dies ins Gewicht fällt. Meerwasser hat beispielsweise eine Dichte von etwa 1,025 g/mL statt 1,0.

Die Formel gilt außerdem nicht direkt für Gaskonzentrationen, die gewöhnlich als Volumenverhältnis (PPMv) statt als Massenverhältnis angegeben werden, oder für nichtwässrige Flüssigkeiten wie Ethanol oder Aceton, deren Dichte von der Dichte des Wassers abweicht. In diesen Fällen muss anstelle der Annahme 1 g/mL die tatsächliche Dichte der Lösung oder des Gasgemischs verwendet werden.

Häufig gestellte Fragen

Wie rechnet man PPM in Molarität um? Teilen Sie den PPM-Wert durch die molare Masse in g/mol und anschließend durch 1000: Molarität = PPM / (molare Masse × 1000). Beispielsweise ergeben 100 PPM Glucose (180,156 g/mol) eine Molarität von etwa 0,000555 M.

Ist 1 PPM dasselbe wie 1 mg/L? Bei verdünnten wässrigen Lösungen ja, weil Wasser eine Dichte von nahezu 1 g/mL hat. Bei konzentrierten Lösungen, nichtwässrigen Flüssigkeiten oder Gasgemischen gilt das nicht.

Worin besteht der Unterschied zwischen PPM und Molarität? PPM misst die Massenkonzentration: wie viele Milligramm eines Stoffes in einem Liter Lösung enthalten sind. Die Molarität misst, wie viele Mol und damit wie viele Moleküle in einem Liter enthalten sind. Zwei Stoffe mit gleichem PPM-Wert können sehr unterschiedliche Molaritäten haben, wenn sich ihre molaren Massen unterscheiden.

Lässt sich die Molarität wieder in PPM umrechnen? Ja. Multiplizieren Sie die Molarität mit der molaren Masse und mit 1000: PPM = Molarität × molare Masse × 1000. Eine Lösung von NaCl mit 0,01 M (58,44 g/mol) entspricht 584,4 PPM.

Warum braucht die Berechnung die molare Masse? Die molare Masse verbindet die Masse mit der Anzahl der Moleküle. Dieselbe Massenkonzentration entspricht bei einem leichten Stoff mehr Molekülen als bei einem schweren. Deshalb ist die molare Masse nötig, um vom massebezogenen PPM-Wert zur teilchenbezogenen Molarität zu gelangen.

Wo finde ich die molare Masse eines Stoffes? Man berechnet sie, indem man die Atommassen der Atome in der chemischen Formel addiert; die Werte stehen im Periodensystem. Datenblätter von Chemikalienlieferanten und Referenzdatenbanken wie das NIST Chemistry WebBook nennen molare Massen auch direkt.

Referenzen

1. US Environmental Protection Agency. Indoor Air Unit Conversion. Indoor air unit conversion — in verdünntem Wasser bei Raumtemperatur entspricht 1 mg/L 1 ppm; ppm-Werte bei Gasen sind Volumenverhältnisse (ppmV).
2. National Institute of Standards and Technology. CODATA Value: Avogadro constant. Avogadro-Konstante — 6,022 140 76 × 10²³ pro Mol.
3. National Institute of Standards and Technology. NIST Chemistry WebBook: Sodium chloride. Natriumchlorid — Molekulargewicht 58,443.