Le monde de la science regorge de différentes manières d'exprimer le concept vital de concentration, qui est la quantité de quelque chose présent par unité de volume. Cette "quantité" a souvent des unités de masse mais peut inclure pratiquement tout ce qui peut être quantifié: particules de gaz, photons et plus encore.
Le volume en question est souvent un solution, qui implique une substance (appelée soluté dans ce contexte) dissous dans un liquide (appelé solvant).
Lorsque le solide se dissout dans un solvant pour créer une solution, la concentration de la solution peut être exprimée de diverses manières. Cela est lié au fait que les produits chimiques réagissent les uns avec les autres non pas sur la base de la masse mais sur la base du rapport de « morceaux » individuels, quelle que soit leur taille.
Le concept de moles et équivalents, et donc de millimoles et milliéquivalents, sous-tend cette relation, et elle est d'une importance vitale en médecine et en pharmacologie clinique.
Moles et poids moléculaire
Dans un exemple de réaction chimique simple, un atome de potassium (K) peut réagir avec un atome de chlore (Cl) pour former une molécule de chlorure de potassium (KCl) sans rien laisser. Mais ce n'est pas parce que les atomes de potassium et les atomes de chlore ont la même masse. Au lieu de cela, c'est parce que K et Cl réagissent dans un rapport molaire de 1 à 1.
UNE Môle se compose de 6,02 × 1023 "morceaux" irréductibles (atomes ou molécules) d'une substance. Chaque élément est masse molaire, ou la masse d'une seule mole en grammes est donnée dans le tableau périodique des éléments (voir les ressources pour une version en ligne). Par exemple, le carbone a 12,11 g. Cela signifie qu'une mole (1 mole) d'atomes de C a une masse de 12,011 g.
Parce que les atomes deviennent plus massifs à mesure que vous passez du nombre atomique inférieur au supérieur dans le tableau périodique, les masses molaires varient énormément, celle de l'uranium étant plus de 200 fois celle de l'hydrogène.
Moles et équivalents
L'unité équivalente a été introduite pour tenir compte du fait que lorsque les solutés se dissolvent dans un solvant pour créer une solution, le nombre de particules dispersées dépend de la valence du soluté. Par exemple, lorsqu'une molécule de KCl se dissout, elle laisse deux ions, ou particules chargées - un K+ ion et un Cl- ion. Cela signifie que KCl a une valence de 2.
De même, CaCl2 se sépare en trois ions par molécule de soluté (1 Ca+ et 2cl-) et a donc une valence de 3. Cela conduit à la définition d'un équivalent, ou plus précisément d'un milliéquivalent:
mEq = \dfrac{(masse)(valence)}{MW}
Cette équation suppose que la masse et le PM, ou le poids moléculaire (le même que la masse molaire mais appliqué aux molécules au lieu d'atomes simples), sont donnés en milligrammes.
Les équivalents par litre sont donc une unité de concentration, mais l'unité la plus couramment observée dans toute la chimie est la mEq/L.
Exemples de mEq/L
1. Combien y a-t-il de mEq de potassium dans 750 mL de solution dont la concentration en K+ est de 58,65 mg/L? (Remarque: la masse molaire du potassium, donnée dans le tableau périodique, est de 39,1 g/mol.)
- Tout d'abord, vous avez besoin de la masse totale de potassium dans cette solution, qui est obtenue en multipliant la concentration en mg/L par le volume de solution en litres:
(78,2 mg/L) (0,75 L) = 58,65 mg
D'après l'équation ci-dessus, et avec la valence du potassium élémentaire étant 1, vous avez mEq = [(58,65 mg)(1)]/39,1 mg/mmol = 1,5 mÉq.
Une solution contient 30 mg de NaCl (sel de table) pour 400 ml de solution. Exprimez la solution en milliéquivalents par litre (mEq/L). (Remarque: le poids moléculaire du NaCl est de 58,44 g/mol.)
- Cette fois, le soluté a une valence de 2, car NaCl se sépare en Na+ et Cl-. L'équation pour obtenir le mEq est donc [(30 mg)(2)]/(58,44 mg/mmol) = 1,027 mEq.
Puisqu'il y a 400 mL = 0,4 L, la concentration en mEq/L est donc de 1,027/0,4 = 2,567 mEq/L.