濃度單位是化學(xué)、生物、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域中描述溶液中溶質(zhì)含量的重要指標(biāo)。不同的濃度單位適用于不同的場景。
本期我們重溫下在色譜化學(xué)中常用到的幾個(gè)濃度單位。
體積摩爾濃度
體積摩爾濃度(M) 是指每升溶液中溶質(zhì)的摩爾數(shù)。體積摩爾濃度，是我們平時(shí)所接觸的比較多的，例如mol/L 或者mmol/L。這是我們平時(shí)常用的單位，適用于實(shí)驗(yàn)室和化學(xué)計(jì)算。
溶液體積摩爾濃度的計(jì)算方法是用溶質(zhì)的摩爾數(shù)除以溶液的體積：體積摩爾濃度(c)= 溶質(zhì)摩爾數(shù)(n)/溶液體積(V)
在這里，摩爾數(shù)怎么計(jì)算呢？摩爾數(shù)即物質(zhì)的量，其計(jì)算公式如下：n=m/M 。其中n為物質(zhì)的量（單位：mol），m為物質(zhì)的質(zhì)量（單位：g），M為物質(zhì)的摩爾質(zhì)量（單位：g/mol）。
你可能會(huì)疑惑mol/L不是叫物質(zhì)的量濃度嗎？沒錯(cuò)，在化學(xué)中，“物質(zhì)的量濃度"和“體積摩爾濃度"實(shí)際上是同一概念的不同表述，均指溶液中溶質(zhì)的物質(zhì)的量除以溶液的體積，表示單位體積溶液中所含溶質(zhì)的物質(zhì)的量。
例如
將 1 摩爾的氯化鈉溶解在水中，配制成 1 升溶液，該溶液的物質(zhì)的量濃度或體積摩爾濃度就是 1mol/L。
下面舉個(gè)實(shí)例看下具體是怎么計(jì)算及配置的：
例如
根據(jù)方法要求，需要配制1升 50 mM KH2PO4溶液，怎么配置呢？
mM表示毫摩爾每升，要配制50 mM（即0.05mol/L）的KH2PO4溶液，可按以下步驟進(jìn)行：
（1）計(jì)算：若配制1L溶液，根據(jù)n = cV，則需要KH2PO4的物質(zhì)的量為0.05mol/L*1L = 0.05mol。KH2PO4的摩爾質(zhì)量為136.09g/mol，那么所需KH2PO4的質(zhì)量為0.05mol*136.09g/mol = 6.8045g。
（2）稱量：用電子天平準(zhǔn)確稱取6.8045g KH2PO4固體。
接下來就是溶解、轉(zhuǎn)移、定容，這樣，1L的50mM KH2PO4溶液就配置好了。
如果需要配制其他體積及濃度的溶液，也可根據(jù)上述公式的計(jì)算方法來計(jì)算。
質(zhì)量摩爾濃度
質(zhì)量摩爾濃度 (m) 是一個(gè)濃度單位，一般是用于物理化學(xué)研究，定義為溶質(zhì)的摩爾數(shù)除以溶劑的質(zhì)量，單位是mol/Kg。
質(zhì)量摩爾濃度= 溶質(zhì)摩爾數(shù)/溶劑質(zhì)量
例如
計(jì)算25.0g KBr (119.0 g/mol) 溶解在750.0 mL 純水中的質(zhì)量摩爾濃度是多少？
第1步：先計(jì)算溶質(zhì)的摩爾數(shù) 25.0 g/119.0 g/mol = 0.210 mol
第2步：0.210 mol/0.750 kg = 0.280mol/Kg
在色譜分析領(lǐng)域，體積摩爾濃度（M）更常用，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)室中量取體積比稱量質(zhì)量更方便，但涉及精密計(jì)算（如熱力學(xué)研究）時(shí)，質(zhì)量摩爾濃度（m）更準(zhǔn)確，因其不受溫度影響。
當(dāng)量濃度N
當(dāng)量濃度 (N) 常用于衡量酸和堿的濃度。體積摩爾濃度(M) 表示溶液中的離子或化合物的濃度，而當(dāng)量濃度(N) 僅表示酸組分（通常為酸溶液中的H+ 離子）或堿組分（通常為堿溶液中的OH- 離子）的摩爾濃度。
如果知道酸或堿溶液的體積摩爾濃度(M)，可以將體積摩爾濃度乘以酸（或堿）中的氫（或氫氧根）離子的數(shù)量，即可方便地轉(zhuǎn)換為當(dāng)量濃度(N)。
當(dāng)量濃度 = 體積摩爾濃度(M) × 氫離子或氫氧根離子的數(shù)量
例如
飛諾美的有機(jī)酸和碳水化合物色譜柱Rezex ROA，是由8 % 交聯(lián)樹脂氫離子為固定相的離子排阻色譜柱。色譜柱出廠存儲溶液為0.01N H2SO4，這時(shí)用到的濃度單位就是當(dāng)量濃度N。
如果我們想按照出廠條件測試色譜柱的柱效，那就需要配置流動(dòng)相，具體怎么配置呢？
對于H2SO4硫酸來說，每個(gè)分子可提供2個(gè)H+，因此當(dāng)量數(shù)為2，1mol/L=2N，即1N=0.5mol/L，所以0.01N的H2SO4相當(dāng)于0.005mol/L的H2SO4。
配制一定濃度的硫酸溶液，通常有以下步驟：
（1）計(jì)算：根據(jù)n = cV（n為溶質(zhì)的物質(zhì)的量，c為物質(zhì)的量濃度，V為溶液體積），假設(shè)要配制1L 0.005mol/L的H2SO4溶液，則需要H2SO4的物質(zhì)的量為0.005mol。市售濃硫酸的濃度一般為98%，密度約為1.84g/cm3，其物質(zhì)的量濃度c = 1000ρω/M（ρ為密度，ω為質(zhì)量分?jǐn)?shù)，M為摩爾質(zhì)量），經(jīng)計(jì)算可得濃硫酸的物質(zhì)的量濃度約為18.4mol/L。根據(jù)稀釋定律c1V1=c2V2，則需要濃硫酸的體積
V1=c2V2/c1=0.005mol/L*1000mL/18.4mol/L≈0.27mL
（2）量取：用移液管或酸式滴定管準(zhǔn)確量取0.27mL濃硫酸。
接下來就是稀釋、轉(zhuǎn)移及定容，這樣0.01N 的硫酸溶液就配好了。
在配制過程中，要注意安全，因?yàn)闈饬蛩峋哂袕?qiáng)腐蝕性，操作時(shí)應(yīng)佩戴防護(hù)眼鏡、手套等防護(hù)用品。
分率表示法
描述較小濃度時(shí)通常使用分率表示法。
例如
? 百萬分率 ppm：全稱為"parts per million"，指百萬分之一。ppm= mg/kg = μg/mL ，例如1 ppm 鹽水= 1 μg 鹽溶于1 mL 水。
? 十億分率ppb：全稱為"parts per billion"，指十億分之一 。ppb= μg/kg = μg/L
? 萬億分率ppt：全稱為 "parts per trillion"，指萬億分之一。ppt= ng/kg = ng/L
1ppm=1000ppb 1ppb=1000ppt
ppm、ppb、ppt類似百分號％，是表示比例關(guān)系的無量綱量，而非具有獨(dú)立物理意義的“單位"。
總結(jié)一下，實(shí)驗(yàn)室常用的是體積摩爾濃度、物質(zhì)的量濃度及ppm、ppb，質(zhì)量摩爾濃度一般用于理論研究，衡量酸或堿濃度的時(shí)候會(huì)用到當(dāng)量濃度N。需要注意，單位轉(zhuǎn)換時(shí)需明確溶質(zhì)、溶劑、溶液的關(guān)系，并考慮溫度和密度的影響。
理解不同濃度單位的定義及適用場景，能幫助我們在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)解讀和跨學(xué)科協(xié)作中避免理解錯(cuò)誤。
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