Die Wissenschaftswelt ist voll von verschiedenen Möglichkeiten, das vitale Konzept des Konzentration, das ist die Menge von etwas, das pro Volumeneinheit vorhanden ist. Diese "Menge" hat oft Masseneinheiten, kann aber praktisch alles umfassen, was quantifiziert werden kann: Gasteilchen, Photonen und mehr.
Das fragliche Volumen ist oft a Lösung, an dem eine Substanz beteiligt ist (genannt a gelöst in diesem Zusammenhang) gelöst in einer Flüssigkeit (genannt a Lösungsmittel).
Wenn sich ein Feststoff in einem Lösungsmittel auflöst, um eine Lösung zu bilden, kann die Konzentration der Lösung auf verschiedene Weise ausgedrückt werden. Dies hängt damit zusammen, dass Chemikalien nicht aufgrund der Masse, sondern aufgrund des Verhältnisses einzelner „Stücke“ unabhängig von ihrer Größe miteinander reagieren.
Das Konzept von Mol und Äquivalenten, und damit Millimol und Milliäquivalente, liegt diesem Zusammenhang zugrunde und ist in der Medizin und klinischen Pharmakologie von entscheidender Bedeutung.
Mole und Molekulargewicht
In einem Beispiel einer einfachen chemischen Reaktion kann ein Atom Kalium (K) mit einem Atom Chlor (Cl) reagieren, um ein Molekül Kaliumchlorid (KCl) zu bilden, ohne dass etwas übrig bleibt. Dies liegt jedoch nicht daran, dass Kaliumatome und Chloratome die gleiche Masse haben. Stattdessen reagieren K und Cl in einem 1-zu-1-Molverhältnis.
EIN Maulwurf besteht aus 6,02 × 1023 irreduzible "Stücke" (Atome oder Moleküle) einer Substanz. Jedes Element ist Molmasse, oder die Masse eines einzelnen Mols in Gramm ist im Periodensystem der Elemente angegeben (siehe die Ressourcen für eine Online-Version). Kohlenstoff hat zum Beispiel 12,11 g. Dies bedeutet, dass ein Mol (1 Mol) C-Atome eine Masse von 12,011 g hat.
Da Atome massereicher werden, wenn Sie sich von niedrigeren zu höheren Ordnungszahlen im Periodensystem bewegen, variieren die Molmassen enorm, wobei die von Uran über 200 Mal höher ist als die von Wasserstoff.
Maulwürfe und Äquivalente
Die äquivalente Einheit wurde eingeführt, um der Tatsache Rechnung zu tragen, dass die Anzahl der dispergierten Partikel von der Wertigkeit des gelösten Stoffes abhängt, wenn sich gelöste Stoffe in einem Lösungsmittel auflösen, um eine Lösung zu bilden. Wenn sich beispielsweise ein KCl-Molekül auflöst, hinterlässt es zwei Ionen oder geladene Teilchen − ein K+ Ion und ein Cl- Ion. Das bedeutet, dass KCl eine Wertigkeit von 2 hat.
Ebenso CaCl2 trennt sich in drei Ionen pro Molekül des gelösten Stoffes (1 Ca+ und 2 Cl-) und hat somit eine Wertigkeit von 3. Dies führt zur Definition eines Äquivalents, oder speziell a Milliäquivalent:
mEq = \dfrac{(Masse)(Valenz)}{MW}
Diese Gleichung geht davon aus, dass sowohl Masse als auch MW oder Molekulargewicht (das gleiche wie die Molmasse, aber auf Moleküle statt auf einzelne Atome angewendet) in Milligramm angegeben werden.
Äquivalente pro Liter ist daher eine Konzentrationseinheit, aber die am häufigsten verwendete Einheit in der Chemie ist die mEq/L.
Beispiele für mEq/L
1. Wie viele mEq Kalium sind in 750 ml Lösung mit einer K+-Konzentration von 58,65 mg/l enthalten? (Anmerkung: Die im Periodensystem angegebene Molmasse von Kalium beträgt 39,1 g/mol.)
- Zuerst benötigt man die Gesamtmasse an Kalium in dieser Lösung, die man erhält, indem man die Konzentration in mg/L mit dem Lösungsvolumen multipliziert in Litern:
(78,2 mg/l) (0,75 l) = 58,65 mg
Aus der obigen Gleichung und mit der Wertigkeit von elementarem Kalium von 1 ergibt sich mEq = [(58,65 mg)(1)]/39,1 mg/mmol = 1,5 mÄq.
Eine Lösung enthält 30 mg NaCl (Kochsalz) pro 400 ml Lösung. Drücken Sie die Lösung in Milliäquivalenten pro Liter (mEq/L) aus. (Hinweis: Das Molekulargewicht von NaCl beträgt 58,44 g/mol.)
- Diesmal hat der gelöste Stoff eine Wertigkeit von 2, da sich NaCl in Na. aufspaltet+ und Cl-. Die Gleichung, um mEq zu erhalten, lautet daher [(30 mg)(2)]/(58,44 mg/mmol) = 1,027 mEq.
Da es sich um 400 mL = 0,4 L handelt, beträgt die Konzentration in mEq/L also 1,027/0,4 = 2,567 mEq/L.