在日常生活中常常會接觸到濃度的概念。

例如綜合還原蔬果菜汁50%，

這50%就是濃度。

游泳池公告的水質檢驗標準，

有效餘氯標準為 1.0 ppm ~ 3.0 ppm，

這1.0 ppm ~ 3.0 ppm就是濃度。

自來水水質標準中有關氫離子濃度指數為6.0~8.5，

這pH值是由化學常使用的體積莫耳濃度所轉換得到的。

而濃度的使用和一般所使用的計量單位不同，

如重量。

舉例來說，

當我們要去買1公斤包裝的砂糖時，

是可以買2包500克的砂糖，

但如果我們要買70%酒精500毫升時，

想一想是否可以買2瓶35% 250毫升裝的酒精呢？

答案當然是不行的。

就如同將2瓶58度金門高粱酒倒在一起，

是不會變成116度的高粱酒。

什麼是濃度？

簡單來說，

濃度是用來表示有多少溶質存在於溶液中，

或者是有多少物質可以溶在溶劑中。

當加入溶質於溶劑中，

就可以得到一定濃度的溶液，

如果加入更多溶質於溶劑中時，

就會得到濃度更高的溶液。

因此就溶液的組成為溶質加溶劑來說，

當溶劑的量為固定時，

所加的溶質愈多時，

濃度也會高，

但不是可以一直無止盡的增加溶質，

一般而言，

在固定溫度下，定量溶劑溶解溶質的最大量為定值，

僅能溶解至形成飽和溶液為止。

首先介紹的濃度是重量百分率濃度。

重量百分率濃度是指每100克溶液所含有溶質的克數，

其數學關係式為重量百分率濃度等於溶質重除以溶液重，

再乘以百分之百。

若以符號來表示的話，

以W作為重量符號，

改寫成這樣的數學式。

而他們之間的運算關係可以三角形來表示。

例如將20克的食鹽溶解於100毫升的純水中，

則重量百分率要如何算呢？

首先100毫升水的重量約為100克，

因此重量百分率濃度等於20克的食鹽重量，

除以食鹽重量加上100克的水重，

也就是溶液的重量，

再乘以百分之百。

經過運算得到重量百分率濃度約16.7%。

然而日常生活中若是液體成分的商品

所使用的濃度有的是體積百分率濃度。

如75%酒精是指每100毫升酒精溶液中含有75毫升的純酒精。

其數學關係式如同重量百分率一樣，

只不過由重量換成體積而已。

若溶質為液體時，

如生理食鹽水的濃度為0.9%，

是指每公升水溶液中含有9克的氯化鈉，

然而為何不是指每1000克的水溶液中含有9克的氯化鈉呢？

不論是酒精或是生理食鹽水的濃度表示看似像重量百分率濃度，

事實上卻不是，

主要原因是因為水溶液產品的包裝通常都是以體積來做單位的。

2019年新冠病毒來襲，

若只買到95%酒精要如何稀釋成消毒用的75%酒精呢？

這時我們就可以做一下簡單的換算：

取100毫升的95%酒精要加多少水才能稀釋成75%酒精？

我們知道溶液稀釋前後溶質的量是不會改變的，

改變的是溶劑的量，

因此原本100毫升、95%酒精的溶質量

會等於稀釋後未知體積V毫升、

目標濃度75%的酒精溶液。

經過運算得到稀釋後的酒精體積為126.7毫升。

因此我們需要加的水量就是126.7毫升

減去原本100毫升的酒精體積，

也就是需要再加26.7毫升的水。

此時是每100毫升的95%酒精加水26.7毫升就能得到75%酒精。

其比例為26.7毫升的水除以100毫升的95%酒精，

即0.267。

也就是說只要確認所取的95%酒精體積，

再乘上0.267後，

就可以簡單知道加多少體積的水量了。

接著再介紹體積莫耳濃度。

體積莫耳濃度簡稱莫耳濃度，

是化學上常用的濃度單位。

但日常生活中則較少見。

體積莫耳濃度是指每升溶液所含有溶質的莫耳數，

其數學關係式為溶質莫耳數除以溶液體積。

單位以升分之莫耳，或大寫M表示。

亦可用畫面所示的符號來表示。

他們之間的運算可以三角形來表示。

溶質莫耳數除以溶液體積等於體積莫耳濃度。

若溶質莫耳數除以體積莫耳濃度會得到溶液體積。

要得到溶質莫耳數則可將體積莫耳濃度乘以溶液體積。

例如將葡萄糖18克溶於水中後，

再加水至容器500毫升的刻度，

那麼這杯葡萄糖水溶液的體積莫耳濃度是多少呢？

首先葡萄糖的分子式為C₆H₁₂O₆，

其分子量為180。

因此葡萄糖的莫耳數等於葡萄糖重量18克除以分子量，

算得為0.1莫耳。

代入公式，

0.1莫耳除以溶液體積0.5升，

就可以得到體積莫耳濃度為0.2M。

最後介紹的是百萬分點，

常在新聞中會看到此濃度，

如食品防腐劑的含量有多少ppm、

空氣或水汙染有害物質有多少ppm等。

百萬分點是指百萬分之一，

百萬分數是一個沒有單位的純量，

常用於表示質量比和體積比。

百萬分點的質量比表示法和重量百分率都是質量比例的關係，

但有了重量百分率這個容易理解的濃度單位，

為何要多一個百萬分點濃度呢？

原因是當我們要描述非常低的濃度時，

例如重量百分率濃度為百分之零點零零零一，

會顯得十分不方便，

因此將濃度值乘上十的六次方倍，

數字放大後，就更方便使用。

例如百分之零點零零零一等於百萬分之一，乘上十的六次方後，表示為 1ppm。

此時重量百分率濃度百分之零點零零零一，就可以換算成百萬分點濃度的1ppm。

其數學關係式為溶質重除以溶液重乘以10的6次方。

若我們改以符號來表示的話，

可用大寫 W 代表重量寫出如畫面上第二列的關係式。

而百萬分點的體積比表示法則常用於氣態物質，

如一容器中每1000公升的氮氣含有1毫升的一氧化碳，

則稱此氮氣中含有 1ppm的一氧化碳。

百萬分點多用於溶質含量極低的稀薄溶液，

因此在稀薄水溶液（密度約為1）時，

百萬分點又可用作表示為每升溶液中所含有溶質毫克數。

以符號來表示的話，

就是以毫克為單位的溶質重量除以用公升為單位的溶液體積。

重點回顧

日常生活中我們可以接觸到許許多多不同濃度表示法，

同學們請試著找找看，

還有沒有其他濃度表示法呢？

那麼同學們都學會了嗎？

其實濃度簡單來說只是個比例關係而己，

用來說明在相同量溶劑中所含有溶質的量，

因此當不同濃度的溶液相混合時，

請不要將二者相加除以二喔。