Como calcular o PPM da pressão de vapor

Os resultados de poluentes nem sempre usam as mesmas unidades. Comparando relatórios quando os resultados são mostrados em ppm, mg / m³ ou ppmv pode ser um desafio. Mas a conversão entre essas unidades requer apenas algumas etapas e um pouco de conhecimento prévio.

A siglappmsignifica partes por milhão. Uma parte por milhão significa uma partícula de uma substância entre um milhão de partículas totais. Partes por milhão referem-se ao número de partículas em um fluido, seja o fluido gasoso ou líquido. A sigla completa deve serppmv, ou partes por milhão por volume, mas os relatórios freqüentemente diminuem v para mudar de ppmv para ppm.

Em solos, partes por milhão significa partes por milhão em massa, abreviadoppmmou ppm_m. Nos gases, partes por milhão é igual ao número de moles de material (um mol de uma substância é igual a 6,022x10²³ unidades da substância). Quando o nível de dióxido de carbono na atmosfera é relatado como 409 ppm, a atmosfera contém 409 moles de dióxido de carbono em um milhão de moles de ar.

A conversão reversa, de moles para partes por milhão (mol para ppm), significa que o número de moles por milhão de moles da substância é igual a partes por milhão.

Partes por milhão, uma quantidade e medida adimensional, descreve concentrações muito pequenas de um material no ar ou líquidos. Mesmo quantidades menores podem ser relatadas como partes por bilhão (ppb). A sigla ppt pode ser usada, maspptpode significar partes por mil ou partes por trilhão.

​Pressão de vaporrefere-se à pressão de um vapor (gás) acima de sua fase líquida ou sólida quando os dois estão em equilíbrio em um recipiente fechado. O equilíbrio ocorre quando o número de átomos ou moléculas que evaporam é igual ao número de átomos ou moléculas que se condensam de volta ao líquido ou sólido.

A pressão do vapor muda diretamente com a temperatura. Quando a temperatura aumenta, a pressão do vapor aumenta e quando a temperatura diminui, a pressão do vapor diminui. A pressão do vapor é medida usando um manômetro de mercúrio.

Quando os dois lados do manômetro estão abertos, uma coluna de mercúrio no tubo do manômetro em forma de U terá a mesma altura em cada seção vertical do tubo. Um recipiente fechado contendo o material que está sendo testado é preso a um lado do tubo. À medida que a pressão do vapor no recipiente fechado aumenta, a pressão do vapor empurra a coluna de mercúrio, que então sobe no lado aberto do tubo.

Quando a pressão de vapor se estabiliza, a diferença nos níveis de mercúrio nos dois lados do manômetro mostra a pressão de vapor, relatada em milímetros de mercúrio (mmHg ou torr​).

​Pressão parcial​

A pressão de vapor é medida quando apenas um tipo de gás está presente. Pressão parcial significa a pressão de um gás em uma mistura de gases. Por exemplo, quando uma pessoa explode um balão, o balão contém vários gases diferentes, incluindo dióxido de carbono, oxigênio, nitrogênio, argônio e vapor de água. Cada um desses gases aplica uma pressão parcial contra o balão. As pressões parciais combinadas mantêm o balão inflado.

Os relatórios ambientais usam unidades diferentes com base no material amostrado. Teste de relatório de testes de solo em miligramas (mg) por quilograma (kg) ou partes por milhão com base na massa (ppmm, também escrito em ppm_m). Os resultados da água são apresentados em miligramas (mg) por litro (L ou l), com base na massa do poluente em um volume de água. A poluição da água também pode ser relatada comotoupeiras(também escrito como mol) de poluente por litro em um volume de água, representado por M. Os resultados do ar relatam os resultados do teste como miligramas por metro cúbico ou partes por milhão com base no volume (ppmv, também escrito como ppm_v).

Para converter de milímetros de mercúrio para partes por milhão (mmHg para ppm), use a fórmula partes por milhão (ppm) igual à pressão de vapor medido em milímetros de mercúrio (VP em mmHg) dividido pela pressão atmosférica em milímetros de mercúrio (PA em mmHg), então multiplique por um milhões (10⁶).

Matematicamente, a equação é

Por exemplo, se o nível de dióxido de carbono atmosférico atual for medido como 0,311 mmHg, o cálculo de partes por milhão torna-se

Para converter ppm em pressão parcial, reorganize a equação de forma que a pressão de vapor em milímetros de mercúrio seja igual partes por milhão (ppm) multiplicadas pela pressão atmosférica (PA), com o produto dividido por um milhão (10⁶). Por exemplo, o nível de dióxido de carbono atmosférico pré-Revolução Industrial era de cerca de 280 ppm. A pressão de vapor naquele momento pode ser calculada como

Esses exemplos presumem a pressão padrão (760 mmHg).

As concentrações de gás podem ser relatadas em miligramas por metro cúbico (mg / m3) em vez de partes por milhão ou milímetros de mercúrio. Use a fórmula partes por milhão igual a 24,45 vezes a medida em miligramas por metro cúbico, então divida pelo grama de peso molecular da substância. Use a tabela periódica para encontrar o peso molecular do grama (consulte Recursos).

Por exemplo, o dióxido de carbono tem um peso molecular de grama de um átomo de carbono, 12, mais dois átomos de oxigênio, 16x2 = 32, para um peso molecular de grama total de 44 (12 + 32). Se o dióxido de carbono em uma sala de aula for medido em 2.500 mg / m³ e o dióxido de carbono aceitável é 1.100 ppm ou menos, a sala de aula é segura para as crianças? Usando a fórmula,

1.389 ppm de dióxido de carbono, mostra que o nível de dióxido de carbono não é seguro.

O número 24,45 na equação é o volume (litros) de um mol (grama de peso molecular) de um gás ou vapor quando a pressão é de uma atmosfera (760 torr ou 760 mm Hg) e 25 ° C. Para calcular com base em uma pressão e / ou temperatura diferente, insira o fator de conversão, o volume é igual à constante do gás ideal vezes a temperatura em Kelvin (temperatura Celsius mais 273).