PPM Nedir? Milyonda Bir Derişim Nasıl Hesaplanır?

PPM kavramının anlamı

PPM, bir çözeltide veya karışımda bulunan çözünen maddenin toplam miktara oranını milyonda birimle ifade eder. Kütlece kullanımda temel düşünce, çözünen maddenin kütlesini toplam çözelti kütlesiyle karşılaştırmaktır. Oran çok küçük olduğu için yüzde yerine ppm kullanmak daha okunaklı olabilir.

Bir milyon eşit kütle birimi içeren bir karışımın 1 birimi çözünen maddeyse derişim 1 ppm'dir. Örneğin 1 mg çözünen madde, toplam 1 000 000 mg çözelti içinde bulunuyorsa kütlece derişim 1 ppm olur. Aynı oran, birimlerin tümü aynı olmak koşuluyla 1 g çözünen madde ve 1 000 000 g toplam çözelti için de geçerlidir.

PPM bir “miktar” değil, bir oran birimidir. Bu nedenle 4 ppm ifadesi, seçilen toplam çözelti miktarının her bir milyon kütle biriminde 4 kütle birimi çözünen madde bulunduğu anlamına gelir. Toplam örnek miktarı değişse bile oran aynı kaldığı sürece ppm değeri değişmez. PPM ve ppb gibi küçük birimler, özellikle sudaki çok düşük kirletici derişimlerini bildirmede kullanılır; içme suyundaki florür için verilen 4 ppm düzeyi buna örnek olarak gösterilebilir.

Kütlece ppm hesaplama bağıntısı

Kütlece ppm, çözünen maddenin kütlesinin toplam çözelti kütlesine oranının 1 000 000 ile çarpılmasıyla bulunur. Formülde çözünen madde, çözeltinin içinde dağılan bileşendir; toplam çözelti ise çözünen madde ile çözücünün birlikte oluşturduğu bütündür.

Kütlece ppm = (çözünen madde kütlesi / toplam çözelti kütlesi) × 1 000 000

Hesaplamada önce iki kütle aynı birime çevrilir. Örneğin 3 mg çözünen madde, toplam 1 000 000 mg çözelti içindeyse oran 3/1 000 000 olur. Bu oran 1 000 000 ile çarpıldığında sonuç 3 ppm çıkar. Böylece formül, “bir milyon kütle biriminde kaç kütle birimi çözünen madde var?” sorusunu sayısal olarak yanıtlar.

Başka bir durumda 0,5 g madde, toplam 250 000 g çözelti içinde bulunuyorsa hesaplama (0,5 / 250 000) × 1 000 000 şeklindedir ve sonuç 2 ppm olur. Burada önemli olan, verilen kütleleri doğrudan bölmeden önce gram, miligram ya da başka birimlerin eşitlenmesidir. Yüzde ile ppm arasında da sabit bir ölçek ilişkisi vardır: 1% = 10 000 ppm olduğundan, yüzde değeri 10 000 ile çarpılarak ppm'e çevrilebilir.

PPB, “milyarda bir” anlamına gelen ve ppm'den daha küçük derişimleri ifade eden bir birimdir. Çok düşük iz miktarların bildirilmesinde ppm ile benzer amaçla kullanılır.

Paydada toplam çözelti kütlesi kullanılır

Kütlece ppm hesabında payda yalnızca çözücünün kütlesi değil, toplam çözelti kütlesidir. Toplam çözelti kütlesi; çözünen madde kütlesi ile çözücünün kütlesinin toplamından oluşur. Bunun nedeni, derişimin maddenin yalnızca çözücüye göre değil, oluşan bütün çözeltinin miktarına göre tanımlanmasıdır.

Örneğin 2 g çözünen madde, 998 g çözücü ile karıştırılırsa toplam çözelti kütlesi 1 000 g olur. Formülde payda 998 g alınırsa çözünen madde ile çözücü arasındaki oran hesaplanmış olacağından sonuç biraz farklı çıkar; doğru payda 1 000 g'dır. Çözünen madde miktarı çok küçük olduğunda bu fark pratikte küçük görünebilir, ancak doğru tanımı ve özellikle daha büyük miktarlarda doğru hesabı korumak için toplam kütle kullanılmalıdır. Ayrıca pay ve paydanın aynı kütle biriminde olması gerekir.

PPM değerinin yorumlanması

Hesaplanan ppm sayısı, çözeltinin ne kadar seyrek olduğunu gösteren bir orandır. Örneğin 2 ppm, toplam çözeltinin her bir milyon kütle biriminde 2 kütle birimi çözünen madde bulunduğu anlamına gelir. Bu ifade, çözeltinin tamamında yalnızca 2 birim madde bulunduğunu değil, derişimin toplam miktara oranının 2/1 000 000 olduğunu belirtir.

Aynı ppm değeri farklı büyüklükteki örneklerde farklı gerçek madde kütlelerine karşılık gelebilir. 2 ppm derişimindeki küçük bir örnekte çözünen madde kütlesi az, daha büyük bir örnekte ise daha fazla olabilir; ancak her iki örnekte de çözünen madde ile toplam çözelti arasındaki oran aynıdır. Bu nedenle ppm sonucu yorumlanırken hem oran hem de gerekiyorsa örneğin toplam kütlesi dikkate alınır.

PPM, çok düşük derişimleri pratik biçimde ifade eder; fakat tek başına bir maddenin zararlı ya da güvenli olduğunu göstermez. Böyle bir değerlendirme için ilgili maddeye ve kullanım koşuluna ait sınırlarla karşılaştırma gerekir. Suda bulunan iz kirleticilerin raporlanması ppm kullanımına somut bir örnektir.

Sulu çözeltilerde ppm ve mg/L ilişkisi

Sulu ve seyreltik çözeltilerde ppm ile mg/L arasında yaklaşık olarak 1 ppm = 1 mg/L ilişkisi kullanılabilir. Bunun temel nedeni, suyun yoğunluğunun lise düzeyindeki bu tür hesaplarda yaklaşık 1 g/mL alınabilmesidir. Böylece 1 L suyun kütlesi yaklaşık 1 000 g, yani 1 000 000 mg olur; 1 mg çözünen madde bu toplam içinde yaklaşık 1 ppm'lik kütle oranı oluşturur.

Örneğin bir su örneğinde bir litre çözelti başına 4 mg çözünen madde bulunuyorsa, çözeltinin yoğunluğu suya yakın kabul edildiğinde bu değer yaklaşık 4 ppm olarak yorumlanır. Bu eşitlik her sıvı ve her derişim için doğrudan geçerli değildir. Çözeltinin yoğunluğu sudan belirgin biçimde farklıysa veya hassas bir hesap gerekiyorsa mg/L ile ppm birbirinin yerine koşulsuz biçimde yazılmaz; toplam çözeltinin gerçek kütlesi kullanılmalıdır.

PPM'nin kullanım alanları

PPM; içme suyu, doğal su ve arıtılmış sudaki çok düşük miktarlardaki kirleticilerin derişimini belirtmekte kullanılır. Ayrıca su analizlerinde florür gibi iz düzeyde bulunan maddelerin miktarını ifade etmek için de tercih edilir.

Analitik ölçüm yöntemleri hakkında

Analitik kimyada ppm değerlerinin hangi ölçüm yöntemleriyle belirlendiği ayrı bir konudur; bu konu analitik kimyanın ölçüm yöntemleri başlığında ele alınır.