2022年5月25日 星期三

分析化學的濃度單位選擇

實驗室中在使用儀器分析時,通常喜歡使用ppm單位,一般大家都知道他的原文是parts per million,不過讓大家困擾的是,這個單位有兩種可能,一個是重量對重量, w/w,另一個是w/v,這是重量對體積。

 

法規一般會要求最後要呈現的是mg/Kg,也就是每公斤樣品中該化合物的毫克數,這個其實就是ppm(w/w),很明顯,這是一個重量對重量的濃度單位,實驗工作者,也無從判斷他在進行實驗的過程中,使用哪一個單位比較不易引進誤差。

 

我們都知道,色層分析,包括氣相層析以及液相層析,他的樣品引入量是以微升計量,氣相層析的注射量是一微升液體,而液相層析則可能到10 到 20 微升不等,加上實驗中,我們配製標準品通常是以體積稀釋法來進行,這明顯的偏向需要使用w/v 的單位 ,因為選用w/v 為濃度單位,比較不易引入誤差。


所以我在課程進行中,一定時間點,就會教導客戶盡量在過程中,以w/v的單位為主,直到得到結果為止,都以這個(w/v)的濃度單位為主軸,而結果需要的w/w 的單位,則是以溶劑密度對結果加以轉算獲得,當然你必須知道溶劑在實驗溫度下它的真實密度,才能夠精確的轉算成w/w單位,不過整體來說,這樣的誤差會比較小。

 

假如你使用的溶劑,是一個無表可查的狀態,那麼就要自行實際測量該溶劑的密度,這個情況包括2.5% 的硝酸水溶液,或是你所用的任何加酸的水溶液,以及有機溶劑。

 

水在室溫下的密度,有表可查,你會發現多數人將水的常溫下密度當成一,也就是把實驗結果數據的w/v單位直接改標成w/w的單位,但因為水室溫時的密度其實不是一,此時會有極小的誤差被引入,當然這要根據實驗所要的精確度來選擇是否需要精確到那個程度,來決定比重是否要實測或查表,但會因為你使用到有機溶劑,而加重實測比重的需求,因為有機溶劑密度一般比水低的關係。

 

在很多情況下,法規先是規定酸的濃度是(w/w)但配製時只要是使用到體積稀釋法,即使是在水溶液的狀態下,選擇單位會影響你的數據精確度,所以不可以不謹慎的選用單位,以及換算的時機。

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