Как да изчислим масовия процент?

Artículo revisado y aprobado por nuestro equipo editorial, siguiendo los criterios de redacción y edición de YuBrain.

Масова процентна концентрация, наричана също маса/масов процент или %m/m , е физическа единица за концентрация, която показва колко части по маса разтворено вещество присъстват за всеки 100 части или единици маса от разтвор или смес. В зависимост от единиците това може да се тълкува по различни начини. Например:

  • Грамовете разтворено вещество, които има на 100 грама разтвор.
  • Килограмите разтворено вещество, които има на 100 килограма разтвор.
  • Милиграмите разтворено вещество, които са в 100 милиграма разтвор и т.н.

Масовият процент се счита за физическа единица за концентрация, тъй като показва съотношението на разтвореното вещество към разтвора като функция на масата, която е физическа единица, за разлика от молове или брой еквиваленти, които са химически единици. Поради тази причина два разтвора с еднаква концентрация в %m/m няма непременно да имат същото количество вещество (което означава молове разтворено вещество) в същото количество разтвор, така че %m/m не може да се използва като заместител в директни стехиометрични изчисления, които могат да се извършват с химически единици за концентрация.

Ситуации, в които често се използва концентрация на масови проценти

Процентът маса е една от най-често използваните единици за концентрация поради много важна причина: тъй като не зависи от обема и следователно от плътността , процентът маса не зависи от температурата и налягането. Всъщност масовият процент на разтвора е един и същ, независимо къде се намираме.

Всъщност всеки, който погледне данните за чистотата или концентрацията на всеки търговски химичен реагент, ще разбере, че тези стойности неизменно са посочени на етикета като процент от масата. Отчитат се и данни като плътност, които могат да се използват за определяне на концентрацията в други единици, но тези стойности се отчитат при специфични условия на температура и налягане.

Ако условията по време на използване на реагента за приготвяне на друг разтвор или за използването му в друго приложение не са същите като докладваните, тогава всеки обем или зависима от обема единица концентрация, изчислена от тези данни, неизбежно ще има известна степен на грешка.

Формули за изчисляване на концентрацията на масов процент или процент m/m

Основната формула за изчисляване на масовия процент е равна на всеки друг процент. То съответства на съотношението между масата на разтвореното вещество в разтвора, умножено по 100.

Как да изчислим масовия процент

където m разтворено вещество и m разтвор съответстват съответно на масите на разтвореното вещество и разтвора.

ЗАБЕЛЕЖКА: Използвайки горното уравнение, можете да изразите масата на разтвореното вещество и разтвора във всяка желана единица (грамове, паундове, унции, метрични тонове и т.н.), стига да са еднакви.

Изчисляване на %m/m с помощта на масата на разтворителя

В случаите на прости разтвори, образувани от едно разтворено вещество и разтворителя, масата на разтвора може да бъде заменена със сумата от масите на двата компонента, както е показано в следното уравнение:

Как да изчислим масовия процент

Това може да се направи, тъй като масите винаги са адитивни, тоест при смесване на две или повече вещества масата на сместа винаги ще бъде равна на сумата от масите на всички нейни компоненти. Това е друго предимство на използването на масовия процент, фактът, че той може да бъде изчислен от известните количества на компонентите на разтвора.

Това не винаги може да се направи за процентен обем (%V/V), процент маса/обем (%m/V) или всяка друга концентрация, която се изразява като обем на разтвора. Това е така, защото обемите не винаги са добавки (както когато солта се разтваря във вода, например).

Дори в случаите, когато могат да се добавят (като разтвори течност-течност), стойността на сумата от обемите почти никога не е точно равна на действителния краен обем на разтвора. Последното се дължи на факта, че разликите във взаимодействията разтворено вещество-разтворено вещество, разтворено вещество-разтворител и разтворител-разтворител могат да доведат или до свиване, или до разширяване на обема, когато се образува разтворът.

Как да изчислим процентната концентрация на маса от други единици за концентрация

Като всяка друга величина, която изразява свойство на система, концентрациите могат да бъдат изразени в различни единици и да можеш да преобразуваш една единица в друга е основно умение на всеки компетентен студент по химия.

Ето как да изчислите масовия процент от други често използвани единици за концентрация.

Изчисляване на масовата процентна концентрация (%m/m) от маса/обемна процентна концентрация (%m/V)

Ако сравним масовия процент с масовия/обемния процент, ще забележим, че единствената разлика е, че във втория случай количеството разтвор се изразява под формата на обем, а не маса. Поради тази причина изчисляването на процента маса/маса от процента маса/обем включва само използване на плътността на разтвора за преобразуване на обема на разтвора в маса.

След извършване на съответните аритметични операции и пренареждане на уравнението, резултатът е:

Как да изчислим масовия процент

където d разтвор съответства на плътността на разтвора. Когато използвате горното уравнение, имайте предвид, че не можете да използвате никаква плътност в която и да е единица, която искате. В този случай плътността трябва да бъде изразена в единици g/mL (og/cm 3 ), kg/L (или kg/dm 3 ), в тон/m 3 или във всяка друга единица, за която плътността на водата има числена стойност, близка до 1. Това се дължи на ограниченията върху избора на единици за маса и обем при изчисляване на процентите маса/обем.

Изчисляване на масовата процентна концентрация (%m/m) от обемна процентна концентрация (%V/V)

Извършвайки процедура, подобна на тази по-горе, обемните проценти могат също да бъдат преобразувани в масови проценти, като се използват плътностите на разтвора и на чистото разтворено вещество, както е показано в следното уравнение:

Как да изчислим масовия процент

Единственото ограничение в настоящия случай е, че и двете плътности трябва да бъдат изразени в едни и същи единици, но е без значение коя конкретна единица се използва.

Изчисляване на масовата процентна концентрация (%m/m) от моларна концентрация

Връзката между моларността и масовия процент се използва много често и се дава от следното уравнение:

Как да изчислим масовия процент

където M е моларността на разтвора, MM разтвореното вещество е моларната маса на разтвореното вещество, а d разтвор е плътността на разтвора, изразена в g/mL. Коефициентът 10, който се появява в знаменателя, се състои от опростяване на 100 от процентната формула с коефициента на преобразуване между милилитри и литри, който е 1000 ml/L.

Примери за изчисляване на концентрацията на масов процент

Пример 1

Определете масовата процентна концентрация на разтвор, приготвен чрез смесване на 100 g абсолютен алкохол с 400 g чиста вода.

РЕШЕНИЕ:

За да изчислите масата/масовия процент, имате нужда само от масата на разтвореното вещество и масата на разтвора. В този случай обаче имаме само масите на разтвореното вещество и разтворителя. Въпреки това, тъй като масите винаги са адитивни, можем директно да използваме Уравнение 2, за да изчислим масовия процент на този разтвор:

Пример за изчисляване на масов процент

Пример за изчисляване на масов процент

Следователно разтворът ще има масова процентна концентрация от 20% или, което е същото, разтворът съдържа 20% алкохол по маса.

Пример 2

Определете масовата процентна концентрация на разтвор, приготвен чрез смесване на 100g от 30% масов разтвор на натриев хлорид със 100g от друг 10% масов разтвор на същото разтворено вещество.

РЕШЕНИЕ:

В този случай се смесват два разтвора, и двата с обща маса 100g и с едно и също разтворено вещество, но с различни концентрации от него. Тъй като масите винаги са адитивни, масата на получения разтвор ще бъде просто сумата от масите на двата разтвора, които са били смесени:

Пример за изчисляване на масов процент

По същия начин, масата на разтвореното вещество в крайния разтвор съответства на сумата от масите на разтвореното вещество в двата разтвора, които са били смесени. Тъй като масата на двата разтвора е 100 g, тогава количеството на разтвореното вещество във всеки от тях е еднакъв процент, т.е. 30 g за първия разтвор и 10 g за втория. Въз основа на това се установява, че крайното количество разтворено вещество е:

Пример за изчисляване на масов процент

Накрая, прилагайки формулата маса/масов процент, получаваме резултата, който търсим:

Пример за изчисляване на масов процент

Тоест, концентрацията на крайната смес ще бъде 20% от масата на натриев хлорид.

Пример 3

Ако разтвор на концентрирана сярна киселина (H 2 SO 4 , MM=98,079 g/mol) има моларност 18 mol/L и плътност 1,83 g/mL, определете концентрацията му в % m/m.

РЕШЕНИЕ:

Това е случай, в който имаме моларната концентрация на разтвор, както и неговата плътност. Следователно, % m/m може да се определи чрез прилагане на уравнение 5:

Пример за изчисляване на масов процент

Пример за изчисляване на масов процент

Препратки

Браун, Т. (2021). Химия: Централната наука (11-то издание). Лондон, Англия: Pearson Education.

Byju’s. (2021 г., 22 март). Формула за масови проценти. Извлечено от https://byjus.com/mass-percent-formula/

Чанг, Р., Манзо, А. R., Lopez, PS, & Herranz, ZR (2020). Химия (10-то издание). Ню Йорк, Ню Йорк: MCGRAW-HILL.

Хунта на Андалусия. (nd). Концентрация на разтвор. Извлечено от http://www.juntadeandalucia.es/averroes/centros-tic/14700420/helvia/aula/archivos/repositorio/0/123/html/concentracin_de_una_disolucin.html

López C., JM (nd). Проценти (маса-маса, маса-обем). Възстановено от https://tomi.digital/en/52373/porcentajes-masamasa-masavolumen

Toppr. (nd). Формула за масови проценти. Извлечено от https://www.toppr.com/guides/chemistry-formulas/mass-percent-formula/

Israel Parada (Licentiate,Professor ULA)
Israel Parada (Licentiate,Professor ULA)
(Licenciado en Química) - AUTOR. Profesor universitario de Química. Divulgador científico.

Artículos relacionados