Массовая доля (химия)

В химии массовая доля вещества в смеси — это отношение (альтернативно обозначаемое ) массы этого вещества к общей массе смеси. ^[1] Выраженная в виде формулы, массовая доля 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 масс отдельных компонентов смеси составляет , их массовые доли составляют в сумме единицу:${\displaystyle m_{\text{tot}}}$

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

Массовая доля также может быть выражена, со знаменателем 100, как процент по массе (в коммерческом контексте часто называется процентом по весу , сокращенно wt.% или % w/w ; см. масса против веса ). Это один из способов выражения состава смеси в безразмерной величине ; мольная доля (процент по молям , mol%) и объемная доля ( процент по объему , vol%) являются другими.

Когда интерес представляют распространенности 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 . Массовая доля элемента в соединении может быть рассчитана по эмпирической формуле соединения ^[2] или его химической формуле . ^[3]

This section does not cite any sources. Please help improve this section by adding citations to reliable sources. Unsourced material may be challenged and removed. (May 2021) (Learn how and when to remove this message)

Процентная концентрация не относится к этой величине. Это неправильное название сохраняется, особенно в начальных учебниках. В биологии единица измерения «%» иногда (неправильно) используется для обозначения массовой концентрации, также называемой процентом массы/объема . Раствор с 1  г растворенного вещества, растворенного в конечном объеме 100  мл раствора, будет обозначен как «1%» или «1% м/о» (масса/объем). Это неправильно, поскольку единица измерения «%» может использоваться только для безразмерных величин. Вместо этого концентрация должна быть просто указана 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 масса растворенного вещества/масса общего раствора после смешивания), или объемных процентных растворов (об./об., об.%, или объем растворенного вещества на объем общего раствора после смешивания). Очень неоднозначные термины процентный раствор и процентные растворы без других определителей продолжают иногда встречаться.

В теплотехнике качество пара используется для обозначения массовой доли пара в паре .

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

Массовая доля не зависит от температуры.

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

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

Массовое отношение равно отношению массовых долей компонентов:

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

из-за деления числителя и знаменателя на сумму масс компонентов.

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

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

Зависимость от молярной концентрации такая же, как и выше, если подставить зависимость 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 определяется как массовая доля, умноженная на 100.

Мольную 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,

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

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

• Массовая доля потока