In het laboratorium wordt de concentratie van een oplossing op meerdere manieren uitgedrukt. Naast de dagelijkse werkeenheid molariteit (mol/L) worden concentraties in de praktijk vaak gerapporteerd als massapercentage (m/m%), massa-volumepercentage (m/v%), volumepercentage (v/v%), parts per million (ppm) en parts per billion (ppb). Elk van deze uitdrukkingen heeft een eigen definitie, een eigen toepassingsgebied en een eigen valkuil. Dit achtergrondartikel legt uit wat de eenheden precies betekenen, hoe u ze onderling omrekent, waarom ppm bij vloeistoffen wel en bij gassen niet gelijk is aan mg/L, en hoe u de juiste notatie kiest voor uw analyse of receptuur. Voor snelle omrekeningen tussen massa, volume en molariteit verwijzen wij naar de m/m% calculator en de m/v% en v/v% calculator.
Een oplossing is een homogeen mengsel van een opgeloste stof (solute) en een oplosmiddel (solvent). De hoeveelheid opgeloste stof kan worden uitgedrukt in massa (g, mg, µg), in volume (mL, L) of in stofhoeveelheid (mol). Ook de hoeveelheid oplossing of oplosmiddel kan in massa of in volume worden opgegeven. De combinatie van teller en noemer levert de verschillende concentratie-uitdrukkingen op: massa per massa, massa per volume, volume per volume, mol per volume, mol per massa. Welke uitdrukking het meest geschikt is, hangt af van de aggregatietoestand van de componenten, de nauwkeurigheid die vereist is en de gewoonten van het vakgebied. In de analytische chemie is molariteit de dagelijkse eenheid; in de milieu- en drinkwateranalyse zijn ppm en ppb standaard; op etiketten van geconcentreerde zuren staat vrijwel altijd een m/m%-waarde; en in de biochemie en farmacie ziet u dagelijks m/v% (bijvoorbeeld 0,9 % NaCl) en v/v% (ethanol 70 %).
Een concentratie relateert de hoeveelheid opgeloste stof aan de hoeveelheid oplossing of oplosmiddel en heeft een eenheid (mol/L, g/L, mg/L). Een fractie is dimensieloos: massafractie (g/g), volumefractie (mL/mL) of molfractie (mol/mol) is een verhouding waarvan de eenheden tegen elkaar wegvallen. Percentages, ppm en ppb zijn in wezen dimensieloze fracties, vermenigvuldigd met een schaalfactor (100, 106, 109). De keuze voor een fractie of voor een concentratie met eenheid heeft praktische gevolgen: fracties zijn temperatuuronafhankelijk zolang alleen massa's in het spel zijn, terwijl volumegebaseerde concentraties variëren met de dichtheid en dus met de temperatuur.
Het massapercentage — ook wel gewichtspercentage, weight percent of w/w% — geeft het aantal gram opgeloste stof per 100 gram totaal mengsel. Formule:
m/m% = (mstof / mtotaal) × 100
Omdat uitsluitend massa's in de vergelijking staan, is m/m% temperatuuronafhankelijk: verwarmen of afkoelen verandert het percentage niet, want massa is een temperatuurinvariante grootheid. Dit is een belangrijk voordeel bij geconcentreerde reagentia die vaak koud worden geleverd maar bij kamertemperatuur worden verwerkt. Op etiketten van handelsproducten als zoutzuur (HCl 37 %), zwavelzuur (H2SO4 96 %), salpeterzuur (HNO3 65 %) en natronloog (NaOH 50 %) staat vrijwel altijd een m/m%-waarde. Voor de omrekening naar molariteit is de dichtheid van de oplossing nodig; deze staat vermeld op het etiket of in het bijbehorende veiligheidsinformatieblad (SDS).
Kies m/m% voor geconcentreerde zuren en basen, voor viskeuze vloeistoffen die lastig te pipetteren zijn, voor vaste stoffen en poedervormige mengsels, en overal waar afwegen op een analytische balans nauwkeuriger is dan volumetrisch werken. Voor dagelijks pipetteerwerk in het analytisch lab is molariteit praktischer, omdat maatglaswerk op volume is gecalibreerd.
De omrekening loopt via de dichtheid ρ van de oplossing en de molaire massa Mw van de opgeloste stof: c (mol/L) = (m/m% / 100) × ρ (g/mL) × 1000 / Mw (g/mol). Voor geconcentreerd zoutzuur (37 m/m%, ρ = 1,19 g/mL, Mw = 36,46 g/mol) volgt c = 0,37 × 1,19 × 1000 / 36,46 = 12,1 mol/L. Deze berekening is geautomatiseerd in de m/m% calculator.
Het massa-volumepercentage geeft het aantal gram opgeloste stof per 100 mL eindoplossing. Formule:
m/v% = (mstof [g] / Voplossing [mL]) × 100
m/v% is een gemengde eenheid — massa gedeeld door volume — en is daarmee wél temperatuurafhankelijk, doordat het volume van de oplossing bij verhitting uitzet. Voor routinewerk bij kamertemperatuur is dat effect verwaarloosbaar (typisch < 0,1 % tussen 20 en 25 °C), maar bij precisiewerk of grote temperatuurvariatie is m/m% of molariteit de betere keuze. Klassieke m/v%-oplossingen zijn fysiologisch zout (0,9 g NaCl / 100 mL = 0,9 %), 10 % SDS als detergent en agarosegels van 1–3 % voor elektroforese. Ook een gehalte in g/100 mL — zoals de concentratie c in de wet van Biot voor specifieke rotatie — is per definitie een m/v%-waarde.
1 g per 100 mL is gelijk aan 10 mg/mL. Een 0,9 % fysiologisch zout bevat dus 9 mg NaCl per mL. Deze omrekening (m/v% × 10 = mg/mL) is triviaal en wordt in de biochemie en farmacie dagelijks toegepast bij het bereiden van doseringsoplossingen. Voor de reversestap: mg/mL delen door 10 levert m/v%.
Het volumepercentage geeft het aantal mL vloeibare component per 100 mL eindoplossing. Formule:
v/v% = (Vcomponent / Voplossing) × 100
v/v% is de gebruikelijke notatie bij mengsels van twee vloeistoffen — ethanol in water, methanol in acetonitril, aceton in hexaan — en bij alcoholpercentages op etiketten. Ontsmettingsalcohol bevat 700 mL ethanol per 1000 mL oplossing en wordt aangeduid als 70 v/v%. Bij het bereiden van v/v%-oplossingen speelt volumecontractie een rol: het mengen van 700 mL ethanol met 300 mL water levert géén 1000 mL op maar circa 970 mL, doordat ethanol- en watermoleculen efficiënter kunnen stapelen dan elk apart. Vul daarom altijd aan tot het gewenste eindvolume in een maatkolf, in plaats van de componenten simpelweg bij elkaar op te tellen. De v/v% calculator houdt hier automatisch rekening mee.
Ja. Vol.% (volumeprocent), % vol., v/v% en ABV (alcohol by volume, in de dranken- en brouwerij) verwijzen alle naar dezelfde grootheid: mL vloeistof per 100 mL oplossing. Op wijn-, bier- en gedistilleerdetiketten staat het alcoholpercentage altijd in v/v% vermeld — meestal aangeduid als “% vol” — en niet in m/m%. In de literatuur wordt de notatie soms afgekort tot “70 % ethanol”; strikt genomen is dit ambigu (m/m of v/v?) en verdient een expliciete v/v-vermelding de voorkeur.
Voor zeer verdunde oplossingen — sporen- en ultrasporenanalyse in milieu-, drinkwater-, farma- en voedingsonderzoek — is de percentage-notatie onhandig: 0,0001 % oogt zwaar en is foutgevoelig. In die situaties zijn ppm en ppb standaard geworden. Ppm staat voor parts per million, ppb voor parts per billion (Amerikaans-Engels: 109, niet de Nederlandse biljoen 1012). Beide zijn dimensieloze verhoudingen, uitgedrukt op basis van massa, volume of stofhoeveelheid.
1 ppm = 1 deel per 106 delen = 10-6 = 0,0001 % = 1 mg/kg (massa) of 1 mg/L (verdund water)
1 ppb = 1 deel per 109 delen = 10-9 = 10-7 % = 1 µg/kg (massa) of 1 µg/L (verdund water)
Voor verdunde waterige oplossingen bij kamertemperatuur wordt ppm in de praktijk gelijkgesteld aan mg/L en ppb aan µg/L, doordat de dichtheid van water circa 1,000 g/mL bedraagt. Deze gelijkstelling is een benadering die alleen opgaat voor verdunde waterige oplossingen; bij niet-waterige of geconcentreerde oplossingen moet de dichtheid expliciet in de omrekening worden meegenomen (zie hieronder).
Voor verdunde waterige oplossingen geldt 1 ppm ≈ 1 mg/L en 1 ppb ≈ 1 µg/L. De aanname is dat de oplossing een dichtheid heeft van 1,000 g/mL: 1 L oplossing weegt dan 1000 g = 106 mg, waarmee 1 mg opgeloste stof precies 1 deel per miljoen levert. Bij een dichtheid van bijvoorbeeld 1,20 g/mL — zoals bij geconcentreerd zoutzuur — weegt 1 L 1200 g en levert 1 mg opgeloste stof 0,83 ppm in plaats van 1 ppm. Voor drinkwater, oppervlaktewater en verdunde zoutoplossingen bij kamertemperatuur is de fout kleiner dan de meetonzekerheid van de meeste analyses, waardoor de mg/L-benadering vrijwel universeel wordt toegepast.
Ppm op massabasis (mg/kg) is per definitie dimensieloos en dus temperatuuronafhankelijk. Ppm op volumebasis (mg/L) is dat niet, omdat 1 L water bij 4 °C exact 1,0000 kg weegt maar bij 25 °C nog maar 0,9970 kg. In gerapporteerde meetwaarden voor sporen in vaste matrices (grond, sediment, voedingsmiddelen) is ppm altijd mg/kg; voor water is de conventie ppm = mg/L bij kamertemperatuur. Op internationaal niveau raadt IUPAC aan de eenheid expliciet te vermelden (mg/kg of mg/L) in plaats van ppm te gebruiken, om onduidelijkheid over de referentiegrootheid te voorkomen.
Bij gassen wordt ppm vrijwel altijd uitgedrukt op basis van volume of stofhoeveelheid (mol/mol), niet op basis van massa. Dit is de molfractie vermenigvuldigd met 106. Volgens de ideale gaswet zijn volumefractie en molfractie voor ideale gassen bij dezelfde druk en temperatuur identiek: 1 ppm CO2 in lucht betekent 1 volumedeel CO2 per miljoen volumedelen lucht, of 1 CO2-molecuul per miljoen luchtmoleculen. Op massabasis zou 1 ppm CO2 (Mw = 44 g/mol) in lucht (gemiddelde Mw = 29 g/mol) 44/29 = 1,52 ppmmassa zijn. Voor het omrekenen van ppmv gas naar mg/m³ geldt bij standaardcondities (25 °C, 1 atm): mg/m³ = ppmv × Mw / 24,45. Voor 400 ppm CO2 in lucht: 400 × 44 / 24,45 = 720 mg/m³. Deze omrekening is essentieel bij de interpretatie van grenswaarden voor werkplekblootstelling, die soms in ppmv en soms in mg/m³ worden gepubliceerd.
In het Amerikaans-Engels betekent 1 billion = 109 (miljard); in het klassiek Nederlands betekent 1 biljoen = 1012. De wetenschappelijke conventie volgt de Amerikaanse notatie: ppb = 1 deel per miljard = 10-9. Het gebruik van de Nederlandse aanduiding “deel per biljoen” is dus formeel onjuist en leidt tot een verschil van een factor duizend. In vakliteratuur en in normmethoden (NEN, ISO, EPA-methodes) wordt uitsluitend de internationale betekenis van ppb gehanteerd. Voor nog verdunder werk komt ppt (parts per trillion, 10-12) in gebruik, met dezelfde valkuil — “trillion” staat voor 1012 in het Amerikaans, wat overeenkomt met een Nederlandse biljoen.
De Nederlandse drinkwaternorm voor nitraat bedraagt 50 mg NO3−/L; in ppm is dat 50 ppm. Voor lood ligt de norm aanzienlijk lager, op 10 µg/L = 10 ppb. Deze twee normen tonen direct het praktische nut van de ppm/ppb-notatie: 50 ppm nitraat en 10 ppb lood zijn compacter, leesbaarder en minder foutgevoelig dan 0,005 % en 0,000001 %. Voor de bijbehorende bepalingsmethoden verwijzen wij naar de kennisbankartikelen over nitraat- en fosfaatbepaling in water en waterhardheid bepalen.
De onderstaande tabel geeft de directe onderlinge omrekeningen voor verdunde waterige oplossingen bij kamertemperatuur. Voor niet-waterige of geconcentreerde oplossingen dient de dichtheid ρ (in g/mL) expliciet in de berekening te worden meegenomen.
Concentratie-uitdrukkingen zijn recht-toe-recht-aan zolang teller en noemer eenduidig zijn gekozen. In de praktijk gaat het regelmatig mis op de volgende punten.
Beide worden in de literatuur soms afgekort tot “%”. Bij een 10 % SDS-oplossing bijvoorbeeld is de conventie m/v% (10 g SDS + water tot 100 mL), maar sommige protocollen bedoelen m/m% (10 g SDS + 90 g water). Voor SDS in water is het verschil klein, maar bij dichte of viskeuze oplosmiddelen kan het percentage 10–20 % afwijken. Vermeld daarom altijd expliciet welke notatie is gebruikt.
Voor m/v% en molariteit wordt gerekend met het volume na oplossen; de opgeloste stof draagt zelf bij aan het eindvolume. Los daarom eerst op in een klein volume oplosmiddel in een bekerglas, giet kwantitatief over in een maatkolf van het gewenste eindvolume en vul aan tot de maatstreep bij 20 °C — de kalibratietemperatuur van klasse A maatkolven. Het simpelweg toevoegen van bijvoorbeeld 100 g NaCl aan 1000 mL water levert géén 10 % m/v%-oplossing op, doordat het volume na oplossen groter is dan 1000 mL.
Bij v/v%-oplossingen met ethanol of andere organische solventen krimpt het eindvolume enkele procenten. Bereid v/v%-oplossingen daarom altijd door de vloeibare component eerst af te meten, gedeeltelijk aan te vullen met oplosmiddel, te mengen tot volledige oplossing en pas dan aan te vullen tot de maatstreep. Voor kritisch werk is dit in de klasse A maatkolf nauwkeurig te doen.
Een concentratie in ppm is zonder context ambigu: het kan mg/kg, mg/L, µL/L of mol/mol zijn. In de milieu-analyse is de conventie mg/kg (vaste matrix) of mg/L (water); in de gasanalyse mol/mol (of vol/vol); in de spectroscopie soms w/w. Vermeld daarom in publicaties en rapporten altijd de expliciete eenheid (bijvoorbeeld “50 mg/L (= 50 ppm)”) om verwarring te voorkomen. Deze aanbeveling volgt de IUPAC-nomenclatuur.
Bij ultrasporenanalyse op ppb- of ppt-niveau nadert de gemeten concentratie de detectiegrens van het instrument. De meetonzekerheid — samengesteld uit weeg-, pipetteer-, kalibratie- en instrumentonzekerheid — kan dan een aanzienlijk deel van het meetresultaat zijn. Voor de theoretische achtergrond en de berekening van de gecombineerde standaardonzekerheid verwijzen wij naar het artikel over meetonzekerheid. Voor de controle van de systematische afwijking (bias) van een sporenmethode via toevoegen en terugvinden zie het artikel over recovery bepalen. Bij de bereiding van kalibratiereeksen op ppb-niveau is de kwaliteit van het gebruikte water bepalend: gebruik uitsluitend ultrapuur water en reagentia van geschikte zuiverheidsgraad.
m/v% (massa-volumepercentage) drukt de massa van een opgeloste vaste stof uit per 100 mL eindoplossing: gram per 100 mL. v/v% (volume-volumepercentage) drukt het volume van een vloeibare component uit per 100 mL eindoplossing: mL per 100 mL. m/v% wordt gebruikt bij vaste stoffen in vloeistof (zouten, eiwitten, gels), v/v% bij vloeistof in vloeistof (alcohol in water, oplosmiddelmengsels). Op etiketten van geconcentreerde zuren staat vrijwel altijd m/m%, niet m/v%. De m/v% en v/v% calculator ondersteunt beide notaties.
Voor verdunde waterige oplossingen bij kamertemperatuur geldt 1 ppm = 1 mg/L, doordat de dichtheid van water circa 1,000 g/mL bedraagt (1 L = 1000 g = 106 mg). Voor niet-waterige of geconcentreerde oplossingen dient de dichtheid ρ meegenomen te worden: mg/L = ppm × ρ (in g/mL). Voor gassen geldt deze omrekening niet — ppm bij gassen is een molfractie en wordt omgerekend naar mg/m³ via mg/m³ = ppmv × Mw / 24,45 bij 25 °C en 1 atm.
1 ppm = 10-6 = 0,0001 % = 0,00001 fractie. Omgekeerd: 1 % = 10 000 ppm en 1 ‰ (promille) = 1000 ppm. In de drinkwateranalyse worden concentraties tussen 1 en 100 mg/L standaard in ppm gerapporteerd; voor sporen onder 1 mg/L schakelt men over op ppb (1 ppb = 0,001 ppm). De reden voor deze notatiekeuze is louter leesbaarheid — de onderliggende chemie verandert niet.
Nee. Voor vloeistoffen wordt ppm bijna altijd op massa- of massa-per-volumebasis gebruikt (mg/kg of mg/L). Voor gassen wordt ppm op basis van volume of stofhoeveelheid (mol/mol) gedefinieerd, doordat gasvolumes in de ideale-gasbenadering direct evenredig zijn met het aantal deeltjes. 400 ppm CO2 in lucht betekent 400 CO2-moleculen per miljoen luchtmoleculen — niet 400 mg CO2 per kg lucht (dat zou circa 264 ppmv zijn). In de arbeidshygiëne en luchtkwaliteitsanalyse is de conventie altijd ppmv; op grenswaardetabellen wordt de omrekening naar mg/m³ meestal expliciet vermeld.
De molfractie xi van component i is de verhouding tussen het aantal mol van component i en het totale aantal mol van alle componenten in het mengsel: xi = ni / ntotaal. Molfracties zijn dimensieloos en de som van alle molfracties in een mengsel is per definitie 1. Ppm op molbasis is gelijk aan de molfractie × 106: 1 ppmmol = x = 10-6. Bij ideale gassen zijn volumefractie en molfractie gelijk (bij dezelfde druk en temperatuur), maar bij vloeistoffen kunnen ze substantieel verschillen door partiële molvolumina en volumecontractie. Voor thermodynamische berekeningen en molaliteit-molfractie-omrekeningen is de molfractie de fundamentele grootheid.
Beide zijn massafracties, dus de omrekening is een simpele factor 10 000: 1 m/m% = 10 000 ppm. Voorbeeld: een 0,05 m/m% oplossing bevat 500 ppm opgeloste stof. Omgekeerd: 250 ppm = 0,025 m/m%. Deze omrekening is temperatuuronafhankelijk zolang beide op massabasis zijn gedefinieerd. Voor de verdere omrekening naar mg/L is de dichtheid van de oplossing nodig.
Ja. In de gasanalyse en in de spectroscopie is de molfractie ×106 (ppmmol) of ×109 (ppbmol) een gebruikelijke uitdrukking. Voor vloeistoffen komt dit minder vaak voor, doordat de gemiddelde molmassa van een oplossing sterk kan variëren en de omrekening tussen massa- en mol-ppm daardoor niet triviaal is. Wanneer een publicatie ppm zonder toelichting gebruikt, is de conventie in de milieuanalyse mg/kg of mg/L, in de gasanalyse mol/mol, en in de spectroscopie meestal m/m. Bij twijfel de referentie in de literatuur consulteren of de eenheid expliciet uitschrijven.
De subscripten w en v geven de basis van de ppm-notatie expliciet aan: ppmw (of ppmm) is ppm op massabasis (mg/kg), ppmv is ppm op volumebasis (µL/L bij vloeistoffen, mol/mol bij ideale gassen). Deze subscripten worden vooral in de analytische chemie en luchtkwaliteitsanalyse gebruikt om verwarring uit te sluiten. Wanneer alleen “ppm” wordt vermeld, is de conventie in vloeistoffen ppmw en in gassen ppmv. IUPAC raadt aan de expliciete eenheid (mg/kg of µL/L) te gebruiken in plaats van ppm.
Voor verdunde waterige oplossingen bij kamertemperatuur benaderend wel: 1 m/v% = 10 g/L (per definitie), en 1 m/m% ≈ 10 g/L bij een dichtheid van 1,000 g/mL. Voor geconcentreerde of niet-waterige oplossingen loopt de gelijkstelling scheef door dichtheidsafwijking; 1 m/m% van een oplossing met ρ = 1,20 g/mL komt overeen met 12 g/L. In etiketten en receptuur wordt daarom de expliciete eenheid vermeld (g/L, mg/mL of m/v%).
Een fractie van 10-6 is 1 ppm, ofwel 0,0001 %. Deze notatie is gebruikelijk bij zeer verdunde oplossingen en spooranalyse. De opeenvolgende schalen zijn: 1 % = 10-2, 1 ‰ = 10-3, 1 ppm = 10-6, 1 ppb = 10-9, 1 ppt = 10-12. In de milieuanalyse wordt tegenwoordig ook nog ppq (parts per quadrillion, 10-15) gebruikt voor ultrasporen zoals dioxines en perfluorverbindingen in oppervlaktewater.
De keuze volgt de vier praktische vragen: (1) is de opgeloste stof vast of vloeibaar? Vast → m/m% of m/v%. Vloeistof-in-vloeistof → v/v%. (2) is temperatuurvariatie relevant? Ja → m/m%, mol/kg of massafractie. Nee → m/v% of molariteit is voldoende. (3) is de concentratie zeer laag? Ja → ppm of ppb. Nee → percentage of molariteit. (4) welke conventie geldt in uw vakgebied? Analytische chemie werkt in mol/L; milieu-analyse in mg/L en ppm; farma en biochemie in m/v% en mM; gasanalyse in ppmv. Voor uitgebreide achtergrond over molariteit, molaliteit en normaliteit — inclusief de temperatuureffecten en de historische equivalent-notatie — zie het artikel over molariteit, molaliteit en normaliteit.
Bereidt u standaardoplossingen op m/m%, m/v%, v/v%, ppm of ppb? Bekijk het assortiment maatglaswerk (maatkolven, pipetten en buretten), analytische balansen, precisiepipetten en chemicaliën en reagentia in de webshop van Labvakhandel, of neem contact op voor advies over de juiste kwaliteitsklasse voor uw analyse.
Disclaimer: De informatie in dit artikel is bedoeld als algemene technische toelichting. Canidae Seal B.V. / Labvakhandel.nl aanvaardt geen aansprakelijkheid voor de toepassing van deze informatie in specifieke analytische, klinische of industriele situaties. Raadpleeg voor uw eigen toepassing altijd de geldende normen, vakliteratuur en de documentatie van fabrikant en apparatuur.
Inloggen
Wachtwoord vergeten
Account aanmaken
Uw winkelwagen is leeg.
