Świat nauki jest wypełniony różnymi sposobami wyrażania żywotnej koncepcji stężenie, czyli ilość czegoś obecnego na jednostkę objętości. Ta „ilość” często ma jednostki masy, ale może obejmować praktycznie wszystko, co można określić ilościowo: cząstki gazu, fotony i inne.
Omawiany wolumen to często rozwiązanie, który obejmuje substancję (zwaną a solute w tym kontekście) rozpuszczony w cieczy (tzw rozpuszczalnik).
Gdy ciało stałe rozpuszcza się w rozpuszczalniku, tworząc roztwór, stężenie roztworu można wyrazić na różne sposoby. Wiąże się to z faktem, że chemikalia reagują ze sobą nie na podstawie masy, ale na podstawie proporcji poszczególnych „kawałków”, niezależnie od wielkości.
Pojęcie moli i ekwiwalentów, a więc milimoli i miliekwiwalentyleży u podstaw tego związku i ma zasadnicze znaczenie w medycynie i farmakologii klinicznej.
Mole i masa cząsteczkowa
W przykładzie prostej reakcji chemicznej jeden atom potasu (K) może reagować z jednym atomem chloru (Cl), tworząc cząsteczkę chlorku potasu (KCl) bez pozostałości. Ale to nie dlatego, że atomy potasu i atomy chloru mają tę samą masę. Dzieje się tak dlatego, że K i Cl reagują w stosunku molowym 1 do 1.
ZA kret składa się z 6,02 × 1023 nieredukowalne „kawałki” (atomy lub cząsteczki) substancji. Każdy element jest masa cząsteczkowa, lub masa pojedynczego mola w gramach jest podana w układzie okresowym pierwiastków (patrz Zasoby dla wersji online). Na przykład węgiel ma 12,11 g. Oznacza to, że jeden mol (1 mol) atomów C ma masę 12,011 g.
Ponieważ atomy stają się bardziej masywne, gdy przechodzisz od niższych do wyższych liczb atomowych w układzie okresowym, masy molowe różnią się ogromnie, a masa uranu jest ponad 200 razy większa od masy wodoru.
Mole i ekwiwalenty
Jednostka równoważna została wprowadzona, aby uwzględnić fakt, że gdy substancje rozpuszczone rozpuszczają się w rozpuszczalniku tworząc roztwór, liczba rozproszonych cząstek zależy od wartościowości substancji rozpuszczonej. Na przykład, gdy jedna cząsteczka KCl rozpuszcza się, pozostawia dwa jony lub naładowane cząstki − K+ jon i Cl- jon. Oznacza to, że KCl ma wartościowość 2.
Podobnie CaCl2 rozdziela się na trzy jony na cząsteczkę substancji rozpuszczonej (1 Ca+ i 2 Cl-), a zatem ma wartościowość 3. Prowadzi to do definicji ekwiwalentu, a konkretnie a milirównoważnik:
mEq = \dfrac{(masa)(wartościowość)}{MW}
To równanie zakłada, że zarówno masa, jak i MW, czyli masa cząsteczkowa (taka sama jak masa molowa, ale zastosowana do cząsteczek zamiast pojedynczych atomów), są podane w miligramach.
Równoważnik na litr jest zatem jednostką stężenia, ale najczęściej spotykaną jednostką w chemii jest mEq/L.
Przykłady mEq/L
1. Ile mEq potasu znajduje się w 750 ml roztworu o stężeniu K+ 58,65 mg/L? (Uwaga: masa molowa potasu podana w układzie okresowym wynosi 39,1 g/mol.)
- Najpierw potrzebna jest całkowita masa potasu w tym roztworze, którą otrzymuje się mnożąc stężenie w mg/L przez objętość roztworu w litrach:
(78,2 mg/l) (0,75 l) = 58,65 mg
Z powyższego równania i wartościowości pierwiastkowego potasu równej 1, mamy mEq = [(58,65 mg)(1)]/39,1 mg/mmol = 1,5 mEq.
Roztwór zawiera 30 mg NaCl (sól kuchenna) na 400 ml roztworu. Wyraź roztwór w miliekwiwalentach na litr (mEq/L). (Uwaga: masa cząsteczkowa NaCl wynosi 58,44 g/mol.)
- Tym razem substancja rozpuszczona ma wartościowość 2, ponieważ NaCl rozdziela się na Na+ i Cl-. Równanie do uzyskania mEq to zatem [(30 mg)(2)]/(58,44 mg/mmol) = 1,027 mEq.
Ponieważ istnieje 400 ml = 0,4 l, stężenie w mEq/l wynosi zatem 1,027/0,4 = 2,567 mEq/l.