Tabla de Contenidos
Tilavuusprosenttipitoisuus , jota kutsutaan myös tilavuus/tilavuusprosenteiksi tai %V/V, on fysikaalinen pitoisuusyksikkö, joka osoittaa, kuinka monta tilavuusosaa liuennutta ainetta on läsnä 100 osassa tai yksikkötilavuuksissa liuosta. Yksiköistä riippuen tämä voidaan tulkita eri tavoin. Esimerkiksi ja muun muassa:
- Liuenneen aineen millilitrat, joita on 100 millilitrassa liuosta.
- Liuennutta ainetta, joka on 100 litrassa liuosta.
- Kuutiosenttimetrit tai cc liukenevaa ainetta, jotka ovat 100 cc:ssä liuosta.
Tilavuusprosenttikonsentraatiota pidetään fysikaalisena pitoisuuden yksikkönä, koska se ilmaisee liuenneen aineen ja liuoksen suhteen tilavuuden mukaan, joka on fysikaalinen yksikkö, toisin kuin moolit tai ekvivalenttien lukumäärä, jotka ovat kemiallisia yksiköitä. Tästä syystä kahdessa liuoksessa, joilla on sama pitoisuus %V/V, ei välttämättä ole samaa aineen määrää (eli liuenneen aineen moolia) liuosyksikköä kohti, joten tilavuus-% ei voi käyttää korvikkeena stoikiometrisissa laskelmissa. Suora, jotain, joka voidaan tehdä kemiallisilla konsentraatioyksiköillä.
Milloin tilavuusprosenttipitoisuutta käytetään
Tilavuusprosenttipitoisuus on pitoisuusyksikkö, jonka käyttö rajoittuu liuoksiin, joissa on vain nesteitä, kuten etanolia vedessä tai oktaania sykloheksaanissa, vain kaksi mainitakseni.
Niitä ei yleensä käytetä kiinteiden liuenneiden aineiden liuoksiin nesteisiin, koska on epäselvää puhua miljoonista erikokoisista pienistä kiteistä koostuvan kiinteän aineen ”tilavuudesta”. Se, että tämä koko voi vaikuttaa suuresti kiinteän aineen kompaktiin, tekee sen tilavuuden mittaamisesta epäkäytännöllistä.
Toisaalta nestemäisten liuottimien ja liuottimien kanssa käytettäessä tilavuus/tilavuusprosentti on yksi Käytännön tasolla helpoin keskittymisyksikkö, jota käytetään aina kun mahdollista. Esimerkiksi useimmat kaupalliset nesteliuokset, kuten vetyperoksidi, antiseptinen alkoholi ja alkoholijuomat ilmaisevat pitoisuutensa tilavuus-/tilavuusprosentteina.
Kaavat tilavuusprosentin pitoisuuden tai V/V-prosentin laskemiseksi
Pääkaava liuoksen tilavuus/tilavuusprosentin määrittämiseksi on seuraava:
Tätä yhtälöä käytettäessä ei ole rajoituksia yksiköille, joissa tilavuudet on ilmaistava, lukuun ottamatta ehtoa, että molemmat ilmaistaan samassa yksikössä. Eli jos liuennut aine ilmaistaan ml:na, niin myös liuoksen tilavuus on ilmaistava samoissa tilavuusyksiköissä.
Tilavuusprosentin pitoisuuden laskeminen liuenneen aineen massasta
Joskus tiedetään liuenneen aineen massa, ei sen tilavuutta, vaikka se on nestemäinen liuennut aine. Jos näin on, voimme silti laskea tilavuus/tilavuusprosentin hyvin yksinkertaisesti jakamalla liuenneen aineen tiheydellä, koska V=m/d. Kun tämä lauseke on yhdistetty edelliseen, saadaan seuraava kaava:
Tilavuusprosenttipitoisuuden laskeminen muista pitoisuusyksiköistä
On yleistä, että tiedetään liuoksen pitoisuus yhdessä yksikössä, mutta tarvitaan sitä toisessa. Tästä syystä tässä osiossa esitetään joitakin yleisiä tapauksia, joissa konsentraatioyksiköt muunnetaan tilavuus/tilavuusprosentin saamiseksi.
Tilavuusprosenttipitoisuus (%V/V) massa/tilavuusprosenttipitoisuudesta (%m/V)
Kaava %m/V muuntamiseksi %V/V:ksi on seuraava:
On syytä mainita, että tätä kaavaa käytettäessä tietyt rajoitukset asetetaan yksikköinä. M/V-prosentti ilmaistaan lähes aina grammoina liuennutta ainetta 100 ml:aa liuosta kohti, joten yksiköiden yhtenäisyyden varmistamiseksi tulee käyttää tiheyttä yksikköinä g/ml.
Tilavuusprosenttipitoisuus (%V/V) massaprosenttipitoisuudesta (%m/m)
Kaava %m/m muuntamiseksi %V/V:ksi on seuraava:
Tässä tapauksessa ainoa rajoitus koskien yksiköitä on, että molemmat tiheydet ovat samoissa yksiköissä.
Tilavuusprosenttipitoisuus (%V/V) moolipitoisuudesta
Vaikka liuoksen molaarisuus ei ole yksi yleisimmistä konsentraatiomuunnoksista, se voidaan muuntaa tilavuusprosentteiksi seuraavan yhtälön avulla:
Liuenneen aineen tiheyden yksiköiden tulee olla g/mL.
Esimerkkejä tilavuusprosentin pitoisuuden laskemisesta
Esimerkki 1
Määritä liuoksen tilavuusprosenttipitoisuus, joka on valmistettu sekoittamalla 100 ml absoluuttista alkoholia 400 ml:aan puhdasta vettä. Ota huomioon lisäysmäärät.
RATKAISU:
Tilavuus/tilavuusprosentin laskemiseen tarvitset vain liuenneen aineen tilavuuden ja liuoksen tilavuuden. Tässä tapauksessa meillä on kuitenkin vain liuenneen aineen ja liuottimen oma. Koska lausunnossa sanotaan, että tilavuuksia pidetään additiivisina, voimme saada liuoksen kokonaistilavuuden lisäämällä liuenneen aineen ja liuottimen tilavuudet, eli:
Nyt kun meillä on kaikki mitä tarvitsemme, käytämme yhtälöä 1:
Siksi liuoksen tilavuusprosentti on 20 %.
Esimerkki 2
Määritä liuoksen tilavuusprosenttipitoisuus, joka on valmistettu sekoittamalla 100 ml 30 tilavuusprosenttista vetyperoksidia 100 ml:aan 10 tilavuusprosenttista vetyperoksidia. Ota huomioon lisäysmäärät.
RATKAISU:
Tässä tapauksessa meidän on jälleen lisättävä tilavuudet saadaksemme liuoksen kokonaistilavuuden, mutta meiltä puuttuu liuenneen aineen tilavuus. Koska sekoitetaan kahta liuosta, seoksen liuennut aine on kunkin alkuperäisen liuoksen sisältämän aineen summa. Lisäksi, koska näiden kahden liuoksen tilavuus on 100 ml, kunkin liuoksen liuenneen aineen tilavuus on numeerisesti yhtä suuri kuin sen tilavuus/tilavuusprosentti:
Lopuksi käytämme tilavuus/tilavuusprosenttikaavaa ja siinä kaikki:
Toisin sanoen lopullisen seoksen pitoisuus on 20 tilavuusprosenttia vetyperoksidia.
