De wetenschappelijke wereld is gevuld met verschillende manieren om het vitale concept van concentratie, wat de hoeveelheid is van iets dat aanwezig is per volume-eenheid. Deze "hoeveelheid" heeft vaak eenheden van massa, maar kan vrijwel alles omvatten dat kan worden gekwantificeerd: gasdeeltjes, fotonen en meer.
Het volume in kwestie is vaak een oplossing, waarbij een stof betrokken is (genaamd a opgeloste stof in deze context) opgelost in een vloeistof (genaamd a oplosmiddel).
Wanneer vaste stof oplost in een oplosmiddel om een oplossing te creëren, kan de concentratie van de oplossing op verschillende manieren worden uitgedrukt. Dit heeft te maken met het feit dat chemicaliën niet met elkaar reageren op basis van massa, maar op basis van de verhouding van individuele "stukjes", ongeacht de grootte.
Het concept van mollen en equivalenten, en dus millimol en milli-equivalenten, ligt ten grondslag aan deze relatie en is van vitaal belang in de geneeskunde en klinische farmacologie.
Mollen en molecuulgewicht
In een voorbeeld van een eenvoudige chemische reactie kan één atoom kalium (K) reageren met één chlooratoom (Cl) om een molecuul kaliumchloride (KCl) te vormen zonder dat er iets overblijft. Maar dit is niet omdat kaliumatomen en chlooratomen dezelfde massa hebben. In plaats daarvan is het omdat K en Cl reageren in een 1-op-1 molaire verhouding.
EEN mol bestaat uit 6.02 × 1023 onherleidbare "stukjes" (atomen of moleculen) van een stof. Van elk element molaire massa, of de massa van een enkele mol in grammen wordt gegeven in het periodiek systeem der elementen (zie de bronnen voor een online versie). Koolstof heeft bijvoorbeeld 12,11 g. Dit betekent dat één mol (1 mol) C-atomen een massa heeft van 12,011 g.
Omdat atomen massiever worden naarmate je van lagere naar hogere atoomnummers in het periodiek systeem gaat, variëren de molmassa's enorm, waarbij die van uranium meer dan 200 keer die van waterstof is.
Mollen en equivalenten
De equivalente eenheid werd geïntroduceerd om rekening te houden met het feit dat wanneer opgeloste stoffen oplossen in oplosmiddel om een oplossing te creëren, het aantal gedispergeerde deeltjes afhangt van de valentie van de opgeloste stof. Als bijvoorbeeld één KCl-molecuul oplost, blijven er twee ionen achter, of geladen deeltjes − a K+ ion en een Cl- ion. Dit betekent dat KCl een valentie van 2 heeft.
Evenzo CaCl2 scheidt zich in drie ionen per molecuul opgeloste stof (1 Ca+ en 2 Cl-) en heeft dus een valentie van 3. Dit leidt tot de definitie van een equivalent, of specifiek a milli-equivalent:
mEq = \dfrac{(massa)(valentie)}{MW}
Deze vergelijking gaat ervan uit dat zowel massa als MW, of molecuulgewicht (hetzelfde als molaire massa maar toegepast op moleculen in plaats van op enkele atomen), worden gegeven in milligram.
Equivalenten per liter is daarom een eenheid van concentratie, maar de meest voorkomende eenheid in de chemie is de mEq/L.
Voorbeelden van mEq/L
1. Hoeveel mEq kalium zit er in 750 ml oplossing met een K+-concentratie van 58,65 mg/L? (Opmerking: de molaire massa van kalium, gegeven in het periodiek systeem, is 39,1 g / mol.)
- Ten eerste heb je de totale massa kalium in deze oplossing nodig, die wordt verkregen door de concentratie in mg/L te vermenigvuldigen met het volume van de oplossing in liters:
(78,2 mg/L) (0,75 L) = 58,65 mg
Uit de bovenstaande vergelijking, en met de valentie van elementair kalium van 1, heb je mEq = [(58,65 mg)(1)]/39,1 mg/mmol = 1,5 mEq.
Een oplossing bevat 30 mg NaCl (keukenzout) per 400 ml oplossing. Druk de oplossing uit in milli-equivalenten per liter (mEq/L). (Opmerking: het molecuulgewicht van NaCl is 58,44 g/mol.)
- Deze keer heeft de opgeloste stof een valentie van 2, omdat NaCl zich scheidt in Na+ en Cl-. De vergelijking om mEq te krijgen is daarom [(30 mg)(2)]/(58,44 mg/mmol) = 1,027 mEq.
Aangezien er 400 ml = 0,4 L is, is de concentratie in mEq/L dus 1,027/0,4 = 2,567 mEq/L.