Массовая доля (химия)

Не путать с массовой концентрацией (химия) .

В химии массовой долей вещества в смеси называют соотношение $w_{i}$ (альтернативно обозначаемый $Y_{i}$) массы $m_{i}$ этого вещества к общей массе $m_{\text{tot}}$ смеси. Выраженная формулой, массовая доля равна:

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

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

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

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 , проценты по объему) — 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. или его химическая формула .

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). очень двусмысленные термины «процентное решение» и «процентное решение Время от времени продолжают встречаться 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

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

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

Соотношение масс равно соотношению массовых долей компонентов:

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

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 . $\rho$.

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

Молярная концентрация

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

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

где $c_{i}$ - молярная концентрация, а $M_{i}$ - молярная масса компонента $i$.

Массовый процент

Массовый процент определяется как массовая доля, умноженная на 100.

Мольная доля

Мольная доля $x_{i}$ можно рассчитать по формуле

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

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

Заменяя выражение молярно-массовых произведений,

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

Пространственные вариации и градиент

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

См. также

• Массовый поток