¿Qué son las partes por millón (ppm)?

Las partes por millón, y en general «partes por notación«, es una pseudo unidad medida que se utiliza para describir fenómenos de relación como «partes de un todo», por ejemplo concentraciones. En concreto, una ppm representa 1 parte de un 1 millón, esto es 1/1000000 o 1×10^-6:

Es similar al concepto de porcentaje. El 1% sería una parte de 100 (10²) mientras que 1 ppm sería un aparte de 10⁶. La equivalencia entre porcentaje y ppm es la siguiente:

O

Una característica muy importante de las partes por millón es que son ratios o fracciones entre dos valores sin una unidad de medida que los relacione, es decir, es una comparación directa cantidad-por-cantidad. En este sentido, ppm no está reconocido en el Sistema Internacional de Unidades (SI), como no lo están tampoco los porcentajes.

Por ejemplo, una concentración en el SI de 1 mg/kg sería equivalente a una concentración de 1 ppm, ya que un mg es una millonésima parte de 1 kg.

Ejemplos de uso: medida de concentraciones

El uso más habitual de ppm es en análisis químico para la medida de concentraciones muy diluidas. También se utiliza en otros campos de la ciencia, por ejemplo en física e ingeniería, para expresar la medida de algunos fenómenos proporcionales. A continuación veremos algunos de los ejemplos de uso más comunes.

ppm en masa/masa

La concentración en partes por millón expresada en masa/masa se calcula dividiendo la masa del soluto (m_s) entre la masa de la disolución (m_d, suma de la masa del soluto y la masa del disolvente), ambas expresadas en la misma unidad y multiplicadas por 10⁶ (1 millón). Se suele nombrar como ppmm:

Por ejemplo, podemos expresar ambas masas en gramos. Si a 1500 g de agua le añadimos 0.01 g de un soluto:

C_ppm = ( 0.01 / 1500.01 ) × 10⁶ = 6.66 ppmm

Por tanto, una disolución de 0.01 g en 1500 g de disolvente tiene una concentración de 6.67 ppm. En el SI sería equivalente a una concentración de 6.66 mg/kg (1 ppm = 1 mg/kg).

Cómo la mayoría de las veces que se utilizan las partes por millón el soluto está muy diluido, es común que se desprecie en el denominador y simplemente se divida la masa del soluto entre la masa del disolvente.

Si no conocemos la masa de disolvente pero conocemos su volumen y su densidad, se puede calcular la masa como el volumen por la densidad, ya que la densidad (ρ, kg/m³ en el SI) es:

Recuerda que si el disolvente es agua, la densidad es prácticamente igual a 1 kg/L, lo que quiere decir que 1 L de agua tiene una masa aproximadamente igual 1 kg. Por tanto, si 1 ppm = mg/kg, en el caso del agua sería equivalente 1 mg/L.

ppm en volumen/volumen

La expresión de una concentración en partes por millón volumen-volumen es similar a la expresión masa-masa. Se obtiene dividiendo el volumen de soluto (V_s) entre el el volumen de la disolución (V_d, volumen del soluto más el volumen del disolvente) y se multiplica por 10⁶. Se suele nombrar como ppmv:

Por ejemplo, si disolvemos 1 ml de acetona en 2 L de agua (2 L = 2000 ml):

C_{(volumen/volumen)} = ( 1 / 2001 ) x 10⁶ = 499.75 ppmv

En el Sistema Internacional de Unidades sería equivalente a 499.75 μl/L (1 ppm = 1 μl/L), ya que un μl es una millonésima parte de 1 L.

Uno de los ejemplos más comunes del uso de partes por millón en volumen/volumen es para medir concentraciones en el aire. Por ejemplo, en esta noticia se puede leer como la concentración media de CO₂ en la atmósfera terrestre superó las 400 ppm. Esto quiere decir que cada litro de aire contiene 400 μl de CO₂, o lo que es lo mismo, que el 0.04 % de la atmósfera es CO₂ (recuerda que 1 ppm = 0.0001 %).

ppm en masa/volumen

Muchas veces la concentración se expresa como masa de soluto en un determinado volumen de disolución. Las partes por millón en masa/volumen se calculan dividiendo la masa del soluto en gramos entre el volumen de disolución en mililitros y se multiplica por 10⁶:

Qué sería equivalente a la masa del soluto en mg entre el volumen en litros:

En el caso del agua, o cualquier otro disolvente de densidad igual a 1 kg/L, sabemos que 1 kg tiene un volumen de 1 L. Para otros disolventes podemos obtener su volumen en litros si conocemos su masa y densidad. Por ejemplo, tenemos 0.5 mg de soluto y 0.2 kg de un disolvente de densidad de 0.95 kg/L. El volumen en litros del disolvente sería:

V = 0.2 / 0.95 = 0.21 L

Y la concentración en ppm masa/volumen sería:

C _{(masa/volumen}) = 0.5 / 0.21 = 2.38 ppm

Relación con otras partes por notación