HEY 4.4 Percentage, ppm en ppb

• Scheikunde
• Middelbare school
• havo, vwo
• Leerjaar 3

4.4 Percentage ppm ppb

Leerdoelen 4.4 Percentage ppm en ppb

• Je kunt een definitie opnoemen van de volgende begrippen: percentage, promillage, ppm en ppb

• Je kunt berekeningen doen aan gehaltes, van zowel massa- en volumegehaltes.

Voorkennis: eenheden + dichtheid

Bij rekenen aan gehaltes moet je wel in de juiste eenheden blijven werken. Het omrekenen van eenheden kan soms moeilijk zijn. Dat vergt veel oefening. 

Voorkennis: eenheden + dichtheid oefening 1

1. Bereken het volume van 500 g waterstofgas. (2 significant)

2. Bereken de massa van 1 800 000 L koolstofdioxide. (4 significant)

_{3. Bereken de dichtheid van alcohol (ethanol) in g/dm}³

4. Bereken de dichtheid van ethaan (gas) in kg/cm³

^{5. Bereken het volume van 12 kg helium in mL. (2 significant)}

^{6. Bereken de massa van 1,70 L aniline (vloeistof) in mg. (3 significant)}

Uitwerking: eenheden + dichtheid oefening 1

 1. p_waterstof = 0,090 kg/m³ = 90 g/m³

V = m / p = 500 / 90 = 5,6 m³

2. p_kooldioxide = 1,986 kg/m³ = 1,986 * 10^-3 kg/L 

m = V * p = 1800 000 * 1,986 * 10^-3 = 3575 kg

3. p_ethanol = 0,80 * 10³ kg/m³ => 0,80 kg/dm³ => 800 g/dm³

4. pethaan = 1,36 kg/m³ => 1,36 * 10^-3 kg/dm³ => 1,36 * 10^-6 kg/cm³

Uitwerking: eenheden + dichtheid oefening 1

5. phelium = 0,178 kg/m3 => 0,178 * 10-6 kg/cm3 

V = m / p = 12 / (0,178 * 10-6 ) = 6,7 * 108 mL

6. paniline = 1,02 * 103 kg/m3 => 1,02 * 109 mg/m3

=> 1,02 * 106 mg/L 

m = V * p = 1,70 * 1,02 * 106 = 1,73 * 106 mg

Samenstelling van een mengsel

In de 4.3 heb je de verschillende soorten mengsels weer eens voorbij zien komen: oplossing, suspensie etc.....

Aan deze mengsels moet je kunnen rekenen, want het is belangrijk om de samenstelling van een mengsel te weten!!

Samenstelling van een mengsel

We kunnen die samenstelling beschrijven a.d.h.v. gehaltes

Bijvoorbeeld het suikergehalte in cola

Of het vetpercentage van je lichaam

Of het alcoholpercentage in bier

Het is dus altijd een deel van het geheel waar je het over hebt

Of in chemie termen: we hebben het over stof X in een mengsel.......

Vier gehaltes

We kunnen die samenstelling beschrijven a.d.h.v. gehaltes

Je moet er vier kennen (formules):

percentage

promillage

ppm

ppb

Promillage 

- Als het getal van het aantal procenten erg klein is gebruiken we promillage 

ppm en ppb 

- Parts per million (ppm) en billion (ppb) 

niet x 100 (procent) of x 1000 (promillage) maar:

Massapercentage

Twee percentages worden uitgelicht, omdat ze zo vaak voorkomen en dus erg belangrijk zijn:

Massapercentage: het massa-aandeel van een stof X in een mengsel

Oefenvraag: Een cracker van 12 gram bevat 7,9 gram koolhydraten. Bereken het massa% koolhydraten in de cracker, 2 significant. 

Volumepercentage

Volumepercentage: het volume-aandeel van een vloeibare stof X in een mengsel

Oefenvraag 1: Een glas bier van 330mL bevat 19 mL ethanol. Bereken het volume% alcohol in het bier, 2 significant. 

Oefenvraag 2: 120 m3 lucht in dit klaslokaal bevat 22800 liter zuurstof. Bereken het volume% zuurstof in de lucht, 2 significant.

Volumepercentage

Oefenvraag 1: (19 / 330) * 100 = 5,8% (2 significant)

Oefenvraag 2: (22800 / 120000 ) * 100 = 19% (2 significant)

Volume en massapercentage combineren

Oefenvraag 3: Er wordt een aceton-oplossing gemaakt. Hiervoor wordt

15 mL aceton opgelost in 100 mL water. Bereken het massapercentage van aceton in de nieuwe oplossing.

Oefenvraag 4: Het cafeïne gehalte in koffie is 375 ppm. Bereken hoeveel gram cafeïne een kop koffie van 250 mL bevat. De dichtheid van koffie is 1040 g/dm3

Volume en massapercentage combineren

Oefenvraag 3: 

15 mL aceton = 15 * 10^-6 m³ aceton 

dichtheid aceton = 790 kg/m3 (BINAS 11)

de aceton weegt 1,185 * 10^-2 kg

het mengsel weegt 1,185 * 10^-2 kg + 0,09982 kg = 0,11167 kg

massapercentage = ((1,185 * 10^-2) / 0,11167) * 100 = 10,6%

Volume en massapercentage combineren

Oefenvraag 4:

375 cafeïne ppm = 375 mg/kg

koffie dichtheid = 1040 g/dm³ 

250 mL koffie = 0,250 dm³

de koffie (het mengsel) weegt 260 g.

375 = (stof x / 260 ) * 10⁶    (formule van ppm)

stof x = 260* 375 / 10⁶ = 0,0975 gram cafeïne

Laatste oefening.... 

H2S, diwaterstofmonosulfide, is een giftig gas met de geur van rotte eieren. H2S is gevaarlijk allereerst omdat het giftig is, maar ook omdat je het in te hoge concentraties niet meer kunt ruiken, omdat het je reukvermogen verlamt. Daarom is afgesproken dat de maximale toegestane waarde voor H2S in een werkomgeving gelijk is aan 20 ppm. 

Bereken hoeveel mol H2S er maximaal in de lucht mag hangen in dit klaslokaal. 

• Tip: dit klaslokaal heeft een inhoud van 120 m3

Laatste oefening.... 

20 ppm H₂S = 20 mg/kg lucht

dichtheid lucht = 1,293 kg/m³

^{massa lucht = 120 * 1,293 = 155,16 kg}

Er mag 20 mg/kg H₂S in de lucht zitten dus 20 * 155,16 = 3103 mg in het ^{lokaal. ( = 3,103 g)}

Molmassa van H₂S = 34,081 g/mol

Aantal mol H₂S = 3,103 / 34,081 = 0,091 mol

Aan de slag

4.4 Percentage, ppm en ppb lezen

Maken opdr. 39, 41, 43, 44, 45, 46, 49

Tip: maak een begrippenlijst of samenvatting