Parte por milhão (ppm) é uma unidade de concentração empregada em diversas áreas do conhecimento. Como o ppm indica a presença do número de partes do soluto em um milhão de partes do solvente, recomenda-se a sua utilização para sistemas diluídos.
O ppm pode ser calculado em diversas unidades, para diversos sistemas, seja em termos de unidades de massa, seja em termos de unidades de volume. O mais interessante é que, para o caso da água, em que se considera densidade igual a 1 g/cm3, pode-se fazer a mescla entre unidades de massa e volume.
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A sigla “ppm” refere-se à “parte por milhão”, uma unidade de concentração muito empregada em Química e em outras áreas do conhecimento. É indicada para sistemas mais diluídos, uma vez que 1 ppm significa que uma parte da substância de interesse (soluto) está dissolvida em 1 milhão de partes em outra substância (solvente).
Para se calcular algo em ppm, basta que se meça quantas partes do soluto estão presentes em um milhão de partes do solvente. Quando se fala “partes”, refere-se a termos de qualquer unidade de medida, o importante, na verdade, é que as unidades de soluto e solvente sejam as mesmas ou proporcionais.
Para melhor ilustrar, você pode pensar 1 ppm como 1 gota de água em 1 milhão de gotas de água.
A seguir, vamos dispor de exemplos concretos de cálculos de ppm em alguns sistemas.
Dentro do sistema de massa, devemos lembrar algumas regras de proporção. Por exemplo 1 tonelada equivale a 1000 quilograma. Já 1 quilograma equivale a 1000 gramas. Assim sendo, 1 tonelada equivale a 1.000.000 de gramas, ou seja, um sistema que dimensione algo em “grama por tonelada” é uma concentração em ppm, uma vez que a unidade grama é o milionésimo da unidade tonelada. De modo análogo, a dimensão “miligrama por quilograma” também é uma concentração em ppm, pois a unidade miligrama é um milhão de vezes menor que a unidade quilograma.
A indústria de aço exige que, para cada tonelada de aço, seja adicionado 1,1 kg de nióbio. Qual a concentração desse metal, em ppm?
Resolução:
Por exemplo, uma forma de pensar é que, tendo a tonelada, o milionésimo dela é a unidade grama. Dessa forma, 1,1 kg equivale a 1100 g. Assim:
\(ppm = \frac{1100 g}{1 ton} = 1100 \frac{g}{ton} = 1100 ppm\)
De forma análoga, pode-se pensar por proporções:
1 quilograma equivale a 0,001 tonelada, assim sendo, 1,1 quilograma equivale a 0,0011 tonelada. Assim:
0,0011 tonelada ----------------------- 1 tonelada (1 parte)
x ----------------------------------------- 1.000.000 toneladas (1.000.000 de partes)
x = 0,0011 · 1.000.000
x = 1100 ppm
De forma análoga ao sistema de massa, o sistema volumétrico também pode ser usado para cálculos de ppm. Vale lembrar que 1 litro equivale a 1000 mililitros. Assim como 1 metro cúbico equivale a 1000 litros. Por isso, é fácil dizer que 1 mililitro é o milionésimo do metro cúbico.
Para fabricação de um produto, são adicionados 50 mL de álcool em 2 litros de água. Qual a concentração de álcool, em ppm?
Resolução:
A unidade, um milhão de vezes maior que o mL, é o m3. Assim sendo, devemos pensar em mL/m3. 2 litros equivalem a 0,002 m3. Por isso, o ppm é dado por:
\(ppm = \frac{50 mL}{0,002 m^3} = 25.000 \frac{mL}{m^3} = 25.000 ppm\)
Da mesma forma, podemos pensar em termos de proporção:
50 mL equivalem a 50 · 10−6 m3, ou seja, 5 · 10−5 m3.
5 · 10−5 m3 ----------------------- 0,002 m3 (0,002 parte)
x ----------------------------- 106 m3 (1.000.000 partes)
0,002 · x = 5 · 10−5 · 106
x = (5 · 10)/0,002
x = 50/(2 · 10−3)
x = (50 · 103)/2
x = 25.000 ppm
Como boa parte dos sistemas estudados é aquosa e a densidade da água é aproximadamente igual a 1 g/cm3 em toda sua faixa líquida, é comum assumir que 1 quilograma de água é igual a 1 litro de água.
Assim, como 1 mg/kg é equivalente a 1 ppm, então 1 mg/L também o é. Assim como 1 m3 é equivalente a 1000 litros, podemos dizer que 1 m3 = 1000 kg = 1 ton. Por isso, 1 g/m3 também pode ser considerado como 1 ppm.
A concentração máxima de benzeno na água é de 2 ppm. Determine a massa máxima, em gramas, de benzeno que pode estar contido em 1 litro de água.
Resolução:
Bom, como a concentração máxima é de 2 ppm, podemos dizer que cada metro cúbico de água pode conter 2 gramas de benzeno. Contudo, 1 m3 equivale a 1000 litros. Proporcionalmente:
2 gramas benzeno ------------------- 1000 litros de água
x --------------------------------------- 1 litro de água
1000 · x = 2 · 1
x = 2/1000
x = 0,002 grama de benzeno
Acesse também: Você sabe o que é concentração comum?
Questão 1
(Unichristus) O hidróxido de sódio usado na fabricação de celofane, sabões e detergentes é um sólido branco, altamente tóxico e irritante, apresentando uma tolerância máxima para o ser humano de 2 mg por m3 de ar atmosférico.
Considerando que a densidade do ar atmosférico, a 25 °C, é de 1,2 g ⋅ mL−1, pode-se inferir que a tolerância máxima de hidróxido de sódio, expressa em ppm (massa/massa), é mais próxima de
A) 5,53 ⋅ 10−5.
B) 4,52 ⋅ 10−4.
C) 1,67 ⋅ 10−3.
D) 3,14 ⋅ 10−3.
E) 2,25 ⋅ 10−2.
Resolução:
Alternativa C.
1 m3 equivale a 1000 litros. No caso do ar atmosférico, nessas condições, temos então 2 mg de hidróxido de sódio por 1000 litros de ar. Como a densidade do ar é igual a 1,2 g/mL, que equivale a 1,2 kg/L, é possível dizer que, em 1000 litros de ar, existem 1200 kg de ar. A unidade miligrama é um milhão de vezes menor que a unidade quilograma, então, é possível dizer que existem 2 mg em 1200 kg de ar, ou seja:
\(ppm = \frac{2 mg}{1200 kg} = 1,67 \cdot 10^{-3} mg/kg\)
Questão 2
(Unitins) A lama proveniente do desastre do rompimento da barragem de Brumadinho alcançou o rio Paraopeba. Uma equipe da SOS Mata Atlântica colheu amostras para pesquisar a qualidade da água.
Segundo matéria publicada no National Geographic, o Paraopeba é um rio de classe 2, segundo a Resolução Conama 357/2005, utilizado para abastecimento de água para consumo humano e irrigação. Para tais fins, são necessários, entre outros fatores, que haja ao menos 5 mg/L de oxigênio dissolvido, no máximo 10 ppm (partes por milhão) de nitrato e 0,025 ppm de fosfato.
Suponha que 5,0·10−4 mg de nitrato foi encontrado em 1 g de água do rio. Então, é correto afirmar que a concentração máxima de nitrato:
A) não foi atingida, pois a concentração foi de 0,05 ppm.
B) não foi atingida, pois a concentração foi de 5 ppm.
C) foi atingida, pois a concentração foi de 50 ppm.
D) foi atingida, pois a concentração foi de 500 ppm.
W) não foi atingida, pois a concentração foi de 0,5 ppm.
Resolução:
Alternativa E.
Foram encontrados 5,0·10−4 mg de nitrato em 1 g de água, ou seja, em 0,001 kg de água. Como o quilograma é um milhão de vezes o miligrama, calcula-se o ppm:
\(ppm = \frac{5\cdot 10^{-4} mg}{0,001 kg} = 0,5 mg/kg\)
Ou seja, 0,5 ppm. Com isso, a concentração de nitrato não foi atingida.
Fontes
ATKINS, P.; JONES, L.; LAVERMAN, L. Príncípios de Química: Questionando a vida e o meio ambiente. 7. ed. Porto Alegre: Bookman, 2018.
BOGUSKI, T. K. Understanding Units of Measurement. Environmental Science and Technology Briefs for Citizens. out. 2006. n. 2. Disponível em: https://cfpub.epa.gov/ncer_abstracts/index.cfm/fuseaction/display.files/fileid/14285.
CANTO, E. L.; LEITE, L. L. C.; CANTO, L. C. Química – na abordagem do cotidiano. 1. ed. São Paulo: Moderna, 2021.
Fonte: Brasil Escola - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/partes-por-milhao-ppm.htm