Khi dung dịch rất loãng (còn được gọi là dung dịch vết hay siêu vết), nồng độ phần triệu (hay nồng độ ppm, ký hiệu là Cppm) và nồng độ phần tỉ (hay nồng độ ppb, ký hiệu là Cppb) thường được sử dụng để biểu diễn lượng chất tan chứa trong 1 đơn vị khối lượng dung dịch này. Ở đây ppm là từ viết tắt của cụm từ tiếng Anh ‘parts per million’, còn ppb là từ viết tắt của ‘parts per billion’.
Cppm = số miligam (mg) chất tan có trong 1 kilogam (kg) dung dịch = số microgram (àg) chất tan trong 1 gam (g) dung dịch.
Vậy ppm = mg.kg-1 = àg.g-1
Cppb = số microgram (àg) chất tan cú trong 1 kilogam (kg) dung dịch = số nanogam (ng) chất tan trong 1 gam (g) dung dịch.
Vậy ppb = àg.kg-1 = ng.g-1 Chú ý:
Trường hợp dung dịch nước, do dung dịch rất loãng nên một cách gần đúng xem khối lượng riêng của dung dịch nước này bằng 1,00 g/ml. Như vậy một chất trong dung dịch nước có nồng độ 1 ppm nghĩa là trong 1ml dung dịch này có chứa 1 microgam chất tan (hay trong 1 lit dung dịch này chứa 1 g chất tan) và được biểu diễn như sau:
1ppm = 1 mg.lit-1 = 1àg.ml-1
Còn một chất có nồng độ 1 ppb nghĩa là trong 1ml dung dịch này có chứa 1 nanogam chất tan đó (hay trong 1 lit dung dịch này chứa 1 mg chất tan): 1ppb = 1àg.lit-1 = 1 ng.ml-1
Ví dụ 1•14:
Tính nồng độ ppm và nồng độ ppb của một dung dịch khi hòa tan 0,0250 g NaCl vào nước cất rồi định mức đến thể tích 500,0 ml.
Giải:
Vì dung dịch nước nên để xác định nồng độ ppm cần tính số mg NaCl chứa trong 1000 ml hay 1 lit dung dịch.
Theo giả thiết có 0,0250 gam = 25,0 mg NaCl trong 500,0 ml dung dịch vậy trong 1000 ml dung dịch này có chứa 50,0 mg NaCl.
Vậy theo định nghĩa, nồng độ ppm của NaCl trong dung dịch này là 50,0 ppm.
Nồng độ ppb là 50,0103 ppb.
Chuyển dung dịch nước có nồng độ ppm và ppb sang nồng độ mol
Từ định nghĩa nồng độ ppm, ta có số mg chất tan chứa trong 1 lit dung dịch. Đổi số mg này sang gam và chia cho khối lượng mol của chất tan sẽ có số mol chất tan chứa trong 1 lit dung dịch. Đây chính là kết quả cần tìm. Việc chuyển nồng độ ppb sang nồng độ mol cũng làm tương tự.
Ví dụ 1•15:
Tính nồng độ mol Cl- trong một nguồn nước cấp sinh hoạt có nồng độ Cl- 2,50102 ppm.
Giải:
Cứ 1000 mL nước cấp này theo định nghĩa chứa 2,50102 mg Cl- tương đương 2,5010210-3/35,453 mol Cl- = 7,0510-3 mol.
Vậy nồng độ mol Cl- trong nước cấp này là 7,0510-3 M.
Chuyển nồng độ dung dịch từ nồng độ mol sang nồng độ ppm và ppb
Từ nồng độ mol biết được số mol chất tan chứa trong 1 lit dung dịch, ta chuyển lượng chất tan sang gam bằng cách nhân số mol đó với khối lượng mol của chất tan và chuyển số gam này sang số mg. Số mg.lit-1 này chính là nồng độ ppm cần tìm. Việc chuyển sang nồng độ ppb cũng làm tương tự.
Ví dụ 1•16:
Tính nồng độ ppm của dung dịch NaCN có nồng độ 1,53210-5 M.
Biết khối lượng mol của NaCN là 49,01 g/mol.
Giải:
Số mol NaCN trong 1 lit dung dịch bằng 1,53210-5 mol.
Số mg NaCN chứa trong 1 lit dung dịch đó = 1,53210-549,0110-
3 mg = 750,8 mg. Vậy dung dịch NaCN có nồng độ 750,8 mg.lit-1 hay 750,8 ppm.
1.2.4.2. Trường hợp dung dịch rắn
Nồng độ ppm và ppb cũng được dùng trong trường hợp chất phân tán và môi trường phân tán đều là pha rắn với giả thiết chất phân tán phân bố đồng nhất trong môi trường phân tán. Ví dụ thuốc trừ sâu phân tán trong đất, rau, quả…, hay hợp kim.
Cppm = số miligam (mg) chất có trong 1 kilogam (kg) dung dịch rắn = số microgam (àg) chất cú trong 1 gam (g) dung dịch rắn.
Vậy ppm = mg.kg-1 = àg.g-1.
Cppb = số microgram (àg) chất cú trong 1 kilogam (kg) dung dịch rắn = số nanogam (ng) chất có trong 1 gam (g) dung dịch rắn.
Vậy ppb= àg.kg-1 = ng.g-1.
1.2.4.3. Trường hợp dung dịch hỗn hợp khí
Nồng độ ppm và ppb cũng được dùng để biểu diễn nồng độ vết và siêu vết của một khí cụ thể trong một dung dịch hỗn hợp khí, ví dụ các khí SO2, CO, O3, hay He trong không khí. Theo quy ước, khác với trường hợp dung dịch lỏng và rắn các nồng độ ppm và ppb trong dung dịch hỗn hợp khí được biểu diễn dưới dạng thể tích (v/v).
Cppm = Số microlit (àl) chất khớ cú trong 1 lớt (l) dung dịch hỗn hợp khí = số mililit (ml) chất khí có trong 1 m3 dung dịch hỗn hợp khí.
Ở đây các thể tích được đo trong cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất.
Vậy ppm = àl.l-1 = ml.m-3.
Cppm = Số nanolit (nl) chất khí có trong 1 lít (l) dung dịch hỗn hợp khớ = số microlit (àl) chất khớ cú trong 1 m3 dung dịch hỗn hợp khí.
Ở đây các thể tích được đo trong cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất.
Vậy ppm = nl.l-1 = àl.m-3. Ví dụ 1•17:
Giới hạn sự phát tán theo tháng của NOx được đo theo NO2 của các nhà máy điện đốt than theo tiêu chuẩn của Cộng đồng chung Châu Âu (EC) là 650 mg.m-3. Tính nồng độ này theo nồng độ ppm (v/v) biết thể tích mol của khí là 24,0 lit cho tất cả các khí ở 20oC và áp suất 1 atm.
Giải:
Nồng độ NO2 trong không khí là 650 mg.m-3 nghĩa là 1 m3 không khí có chứa 65010-3 gam NO2.
Số mol khí NO2 tương ứng có trong 1 m3 không khí = (65010-3/46) mol = 14,110-3 mol.
Số lít khí NO2 ở điều kiện đang xét là 14,110-324,0 lit = 338,4
10-3 lit = 338,4 ml khí NO2.
Vậy 1 m3 không khí có chứa 338,4 ml khí NO2 nên nồng độ ppm của khí NO2 trong không khí ở điều kiện 20oC và 1 atm là 338,4 ppm.