Vetenskapsvärlden är fylld med olika sätt att uttrycka det vitala begreppet koncentration, vilket är mängden av något närvarande per volymenhet. Denna "mängd" har ofta massaenheter men kan innehålla praktiskt taget allt som kan kvantifieras: gaspartiklar, fotoner och mer.
Volymen i fråga är ofta a lösning, som involverar ett ämne (kallat a löst i detta sammanhang) löst i en vätska (kallad a lösningsmedel).
När fast ämne löser sig i ett lösningsmedel för att skapa en lösning, kan koncentrationen av lösningen uttryckas på olika sätt. Detta hänför sig till det faktum att kemikalier reagerar med varandra inte på grundval av massa utan på grundval av förhållandet mellan enskilda "bitar", oavsett storlek.
Begreppet mol och ekvivalenter, och därmed millimol och milliekvivalenter, ligger till grund för detta förhållande, och det är av avgörande betydelse inom medicin och klinisk farmakologi.
Moles och molekylvikt
I ett exempel på en enkel kemisk reaktion kan en atom av kalium (K) reagera med en atom av klor (Cl) för att bilda en molekyl av kaliumklorid (KCl) med ingenting kvar. Men detta beror inte på att kaliumatomer och kloratomer har samma massa. Istället beror det på att K och Cl reagerar i ett molförhållande 1 till 1.
A mol består av 6,02 × 1023 irreducerbara "bitar" (atomer eller molekyler) av ett ämne. Varje element är molär massa, eller massan av en enda mol i gram anges i det periodiska elementet (se Resurser för en onlineversion). Till exempel har kol 12,11 g. Detta innebär att en mol (1 mol) C-atomer har en massa av 12,011 g.
Eftersom atomer blir mer massiva när du flyttar från lägre till högre atomnummer i det periodiska systemet, varierar molmassorna enormt, med den för uran som är över 200 gånger väte.
Moles och motsvarigheter
Den ekvivalenta enheten introducerades för att ta hänsyn till det faktum att när lösta ämnen löser sig i lösningsmedel för att skapa en lösning beror antalet dispergerade partiklar på lösningsmedlets valens. Till exempel, när en molekyl KCl löser sig, lämnar den två joner eller laddade partiklar - en K+ jon och en Cl- Jon. Detta innebär att KCl har en valens på 2.
På liknande sätt CaCl2 separeras i tre joner per molekyl löst ämne (1 Ca+ och 2 Cl-) och har således en valens på 3. Detta leder till definitionen av en ekvivalent, eller specifikt en milliekvivalent:
mEq = \ dfrac {(massa) (valens)} {MW}
Denna ekvation antar att både massa och MW, eller molekylvikt (samma som molmassa men appliceras på molekyler istället för enstaka atomer), anges i milligram.
Ekvivalenter per liter är därför en koncentrationsenhet, men den vanligaste enheten i kemi är mEq / L..
Exempel på mEq / L
1. Hur många mEq kalium finns det i 750 ml lösning som har en K + -koncentration på 58,65 mg / L? (Anmärkning: Den molära massan av kalium, angiven i det periodiska systemet, är 39,1 g / mol.)
- Först behöver du den totala massan av kalium i denna lösning, som erhålls genom att multiplicera koncentrationen i mg / L med volym lösningen i liter:
(78,2 mg / l) (0,75 l) = 58,65 mg
Från ovanstående ekvation och med valensen av elementärt kalium är 1 har du mEq = [(58,65 mg) (1)] / 39,1 mg / mmol = 1,5 mEq.
En lösning innehåller 30 mg NaCl (bordssalt) per 400 ml lösning. Uttrycka lösningen i termer av milliekvivalenter per liter (mEq / L). (Obs! Molekylvikten för NaCl är 58,44 g / mol.)
- Den här gången har det lösta ämnet en valens av 2, eftersom NaCl separeras till Na+ och Cl-. Ekvationen för att få mEq är därför [(30 mg) (2)] / (58,44 mg / mmol) = 1,027 mEq.
Eftersom det finns 400 ml = 0,4 liter är koncentrationen i mEq / L därför 1,027 / 0,4 = 2,567 mEq / L.