Массовая доля (химия)

Доля массы одного вещества к массе всей смеси

В химии массовая доля вещества в смеси — это отношение (обозначаемое альтернативно ) массы этого вещества к общей массе смеси. ^[1] Массовая доля, выраженная в виде формулы, равна: ${\displaystyle w_{i}}$ ${\displaystyle Y_{i}}$ ${\displaystyle m_{i}}$ ${\displaystyle m_{\text{tot}}}$

${\displaystyle w_{i}={\frac {m_{i}}{m_{\text{tot}}}}.}$

Поскольку сумма отдельных масс ингредиентов смеси равна , сумма их массовых долей равна единице: ${\displaystyle m_{\text{tot}}}$

${\displaystyle \sum _{i=1}^{n}w_{i}=1.}$

Массовую долю также можно выразить со знаменателем 100 в процентах по массе (в коммерческом контексте часто называемых процентами по массе , сокращенно мас.% или мас.% ; см. зависимость массы от массы ). Это один из способов выразить состав смеси в безразмерных размерах ; мольная доля (проценты по молям , моль%) и объемная доля ( проценты по объему , объемные %) — другие.

Когда интересующие нас преобладания представляют собой преобладание отдельных химических элементов , а не соединений или других веществ, термин массовая доля может также относиться к отношению массы элемента к общей массе образца. В этих контекстах альтернативным термином является массовый процентный состав . Массовую долю элемента в соединении можно рассчитать по эмпирической формуле соединения ^[2] или его химической формуле . ^[3]

Терминология

Процентная концентрация не относится к этой величине. Это неправильное название сохраняется, особенно в учебниках для начальной школы. В биологии единица «%» иногда (неправильно) используется для обозначения массовой концентрации, также называемой массовым/объемным процентом . Раствор, в котором 1  г растворенного вещества растворен в конечном объеме 100  мл раствора, будет помечен как «1%» или «1% m/v» (масса/объем). Это неверно, поскольку единицу измерения «%» можно использовать только для безразмерных величин. Вместо этого концентрацию следует просто указывать в единицах г/мл. Таким образом, процентный раствор или процентный раствор - это термины, которые лучше всего использовать для массовых процентных растворов (м/м, м% или массового растворенного вещества/массового общего раствора после смешивания) или объемных процентных растворов (объемных процентов, об.% или объемного растворенного вещества на объем). общего раствора после смешивания). Время от времени продолжают встречаться очень двусмысленные термины « процентное решение » и «процентное решение без каких-либо других определителей».

В теплотехнике под качеством пара понимают массовую долю пара в паре.

В сплавах, особенно из благородных металлов, термин « пробина» используется для обозначения массовой доли благородного металла в сплаве.

Характеристики

Массовая доля не зависит от температуры до тех пор, пока не произойдет фазовый переход.

Сопутствующие количества

Соотношение смешивания

Смешивание двух чистых компонентов можно выразить, вводя соотношение их (массовых) смешиваний . Тогда массовые доли компонентов будут ${\displaystyle r_{m}={\frac {m_{2}}{m_{1}}}}$

${\displaystyle {\begin{aligned}w_{1}&={\frac {1}{1+r_{m}}},\\w_{2}&={\frac {r_{m}}{1+r_{m}}}.\end{aligned}}}$

Соотношение масс равно соотношению массовых долей компонентов:

${\displaystyle {\frac {m_{2}}{m_{1}}}={\frac {w_{2}}{w_{1}}}}$

за счет деления числителя и знаменателя на сумму масс компонентов.

Массовая концентрация

Массовая доля компонента в растворе — это отношение массовой концентрации этого компонента ρ _i (плотности этого компонента в смеси) к плотности раствора . ${\displaystyle \rho }$

${\displaystyle w_{i}={\frac {\rho _{i}}{\rho }}.}$

Молярная концентрация

Связь с молярной концентрацией такая же, как и выше, с заменой связи между массой и молярной концентрацией:

${\displaystyle w_{i}={\frac {\rho _{i}}{\rho }}={\frac {c_{i}M_{i}}{\rho }},}$

где – молярная концентрация, – молярная масса компонента . ${\displaystyle c_{i}}$ ${\displaystyle M_{i}}$ ${\displaystyle i}$

Массовый процент

Массовый процент определяется как массовая доля, умноженная на 100.

Мольная доля

Молярную долю можно рассчитать по формуле ${\displaystyle x_{i}}$

${\displaystyle x_{i}={\frac {w_{i}}{M_{i}}}{\bar {M}},}$

где – молярная масса компонента , – средняя молярная масса смеси. ${\displaystyle M_{i}}$ ${\displaystyle i}$ ${\displaystyle {\bar {M}}}$

Заменяя выражение молярно-массовых произведений,

${\displaystyle x_{i}={\frac {\frac {w_{i}}{M_{i}}}{\sum _{j}{\frac {w_{j}}{M_{j}}}}}.}$

Пространственные вариации и градиент

В пространственно-неоднородной смеси градиент массовой доли приводит к явлению диффузии .

Смотрите также

• Массовый поток

Рекомендации

1. ИЮПАК , Сборник химической терминологии , 2-е изд. («Золотая книга») (1997). Интернет-исправленная версия: (2006–) «Массовая доля». дои :10.1351/goldbook.M03722
2. Формула из массового состава.
3. «Как рассчитать массовый процентный состав» . МысльКо . Проверено 5 января 2018 г.