2o ciclo Concentraciones

[rruisan]

Buenas noches tengo el siguiente ejercicio:

Las normas de proteccion del medio ambiente fijan un limite para el dioxido de azufre $SO_2$ en el aire de $0.365 \frac{mg}{m^3}$.¿ Se habrà excedido dicho limite si, en un analisis, se han encontrado $0.120 ppm$?. La densidad del aire es $1.3 \frac{g}{L}$.

hice lo siguiente, debe estar mal porque no inclui la dencidad del aire, pero tampoco no se como usarla.


Considere que $1 ppm=\frac{1 mg}{1L}=1000 \frac{mg}{ m^3}$

entonces, utilizando esto me da que $0.120 ppm= 120 \frac{mg}{m^3}$

Gracias de antemano.

[Al2000]

Re: Concentraciones

Calcula la masa de 1 m^3 de aire y expresa la concentración que te dan como mg/kg = ppm para que puedas comparar. El uso que estas haciendo de 1 ppm = 1 mg/L sólo es válido para soluciones acuosas, en donde 1 litro de agua es prácticamente igual a 1 kg.

Saludos,

Al

[rruisan]

Re: Concentraciones

Disculpa Al, me quedaron alguna dudas de lo que me indicas, entonces utilizando la densidad del aire y sacando que la masa equivale a 1.3 kg. Mi duda es por que se relaciona y como se expresa $ppm=\frac{mg}{kg}$ pensaba que debería ser el cociente de unidades de masa por volumen (por lo que mencionas no es para este caso) y donde ocupo la masa de aire.

Mi idea era solo comparar el limite que me dan del dióxido de azufre con ppm del análisis. Gracias de antemano!

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encontre en una fuente que el compuesto $SO_2$ en condiciones estandar equivale $1ppm=0.376 \frac{mg}{m^3}$, es correcto utilizar este factor de conversion para comparar el análisis con el limite. Gracias de antemano.

[Al2000]

Re: Concentraciones

ppm (partes por millón) es una medida adimensional. Tal como lo dice su denominación, representa qué cantidad de algo existe en una cantidad aún mayor del mismo algo. Si un clavo es defectuoso en la producción de un millón de clavos, podemos decir que la fábrica produce 1 ppm de clavos defectuosos; si en una tonelada de mineral está contenido un gramo de cierta sustancia, podemos decir que hay 1 ppm de esa sustancia en el mineral (1 g/ton = 1 g/1000000 g). Es decir, las "partes por millón" (así como las partes por mil, o las partes por billón) son como los porcentajes (que serían partes por cien), que relacionan cantidades del mismo género y resultan por lo tanto en un número adimensional.

El uso, mas o menos extendido (para soluciones acuosas), de hacer equivalente a 1 ppm con 1 mg/L, es el reconocimiento implícito de que un litro de disolución tiene una masa de prácticamente 1 kg, de manera que 1 mg/L --> 1 mg/kg = 1 ppm.

Te dejo un wiki por si quieres profundizar en el tema (en inglés). En particular, referido a lo que te estoy hablando, cito: "Note however, that it is not uncommon to express aqueous concentrations—particularly in drinking-water reports intended for the general public—using parts-per notation (2.1 ppm, 0.8 ppb, etc.) and further, for those reports to state that the notations denote milligrams per liter or micrograms per liter. Although "2.1 mg/L" is not a dimensionless quantity, it is assumed in scientific circles that "2.1 mg/kg" (2.1 ppm) is the true measure because one liter of water has a mass of about one kilogram."

Saludos,

Al

[arivasm]

Re: Concentraciones

Aunque soy químico, éste es uno de los términos químicos que más se maneja y más me molesta, por lo confuso que puede llegar a ser...

Como bien ha dicho Al los ppm serían una alternativa al uso de los porcentajes cuando las concentraciones son sumamente pequeñas. Está claro que en el ejemplo de los clavos no genera ningún problema, pero sí los puede haber a la hora de manejar disoluciones, en particular cuando se trata de gases en gases.

El uso más extendido para las ppm es partes por millón en masa, es decir, 1 ppm significaría literalmente 1 microgramo de soluto por cada gramo de disolución. Pero eso no es lo mismo que decir, 1 molécula de soluto por cada millón de moléculas en la disolución. Y por desgracia, al hablar de gases presentes en mezclas gaseosas es muy común usar los ppm para indicar algo así como cm^3 de soluto por m^3 de mezcla, que es exactamente lo mismo que decir molécula de soluto por millón de moléculas en la mezcla.

Por si no me he explicado bien: si tengo una mezcla con unos cuantos melones en medio de una enorme cantidad de garbanzos, no es lo mismo decir que hay 5 melones por cada millón de objetos, que decir que hay 5 kg de melón por cada 1000 toneladas de la mezcla. Dejo como pequeño comecocos razonar cuál de los dos casos implica mayor proporción de melones en la mezcla...

Y si en los gases aún es relativamente fácil "tragarse ese sapo" y darse cuenta de que cuando dicen ppm se están refiriendo a una manera de expresar una fracción molar, en el caso de líquidos en líquidos también se da a veces la horrible costumbre de hablar de los ppm en ese mismo sentido, como cm^3 de soluto por m^3 de mezcla, con lo que entonces ya no hay manera de seguir adelante con el cálculo más elemental, salvo que pasemos previamente por el uso de densidades del soluto y disolvente puros.

¡Ah! malditos químicos (y biólogos, que también son muy proclives a los dichosos ppm), ¡con lo fácil que es usar potencias de 10!

Por cierto, siento haber ayudado tan poco a nuestro amigo rruisan, pues le he dejado con la duda de si debe pensar su ejercicio como g de contaminante por cada Tm de aire o como micromoles de contaminante por cada mol de moléculas en el aire (como en el ejemplo de los melones, no son la misma cosa). Por cierto, para más inri, el enunciado del ejercicio añade su propia definición:

Considere que $1 ppm=\frac{1 mg}{1L}=1000 \frac{mg}{ m^3}$

y encima resulta que se refieren... ¡al aire! (si aún fuese agua...) ¡ay estos profes...!

[rruisan]

Re: Concentraciones

Muchas gracias me queda claro el concepto de ppm, ahora con el problema en particular que presento me puedes dar mas sugerencias para resolverlo ya que no tengo bien definido en expresar el limite de azufre en ppm. Gracias de antemano.

[Al2000]

Re: Concentraciones

...Por cierto, para más inri, el enunciado del ejercicio añade su propia definición:...

Yo entendí que no era parte del enunciado sino que rruisan se comió el acento jajaja: Consideré que

[arivasm]

Re: Concentraciones

¡Ah! acabo de fijarme que un acento cambia completamente el significado, pues en realidad querías decir "consideré que 1 ppm=1 mg/L".

Considera 1 m³ de aire (1000 L): son 1,3 kg. La idea es tratar de saber los 0,120 ppm cuánto SO2 implica y simplemente comparar con los 0,365 mg.

Y aquí es donde empieza el problema de "exactamente a qué se refieren con ppm". Si se entiende que se trata de un porcentaje en masa (e insisto, *no* es lo habitual al hablar de gases -de todos modos, mira tus apuntes, a ver cómo los usa tu profe!-) la 0,120 millonésima parte de 1,3 kg son 0,156 mg, con lo que la concentración buscada sería 0,156 mg/m³.

¿Y si los ppm deben manejarse como fracción molar?. Como tendíamos que pasar la masa de aire a moles, aunque se trata de aire contaminado, podemos manejar la masa molar media del aire (pues está claro que la fracción de los contaminantes es despreciable): 0,21*32+0,79*28=28,84 g/mol. Tradúzcanse los 1300 g a moles, determínese la 0,120 millonésima parte del resultado (5,4 micromoles) y con la masa molar del SO2 (64 g/mol) transfórmese a masa (0,346 mg).

Aunque la respuesta es la misma con las dos interpretaciones (no se excede el límite), la justificación es bien diferente.

Añado: veo que Al y yo escribimos al mismo tiempo...

[rruisan]

Re: Concentraciones

si, gracias por la corrección.

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me ha quedado claro gracias Al y arivasm!