Tabla de Contenidos
Обемна процентна концентрация , наричана още обем/обемен процент или %V/V, е физическа единица за концентрация, която показва колко обемни части разтворено вещество присъстват в 100 части или единица обем разтвор. В зависимост от единиците това може да се тълкува по различни начини. Например и между другото:
- Милилитрите разтворено вещество, които има на 100 милилитра разтвор.
- Литрите разтворено вещество, които има на 100 литра разтвор.
- Кубичните сантиметри или cc разтворено вещество, които са в 100 cc разтвор.
Обемната процентна концентрация се счита за физическа единица за концентрация, тъй като показва съотношението на разтвореното вещество към разтвора по обем, което е физическа единица, за разлика от молове или брой еквиваленти, които са химически единици. Поради тази причина два разтвора с еднаква концентрация в %V/V не е задължително да имат същото количество вещество (което означава молове разтворено вещество) на единица разтвор, така че %V/V не може да се използва като заместител в стехиометричните изчисления , директно, нещо, което може да се направи с единиците за химическа концентрация.
Кога да се използва обемна процентна концентрация
Обемна процентна концентрация е единица за концентрация, чиято употреба е ограничена до разтвори, включващи само течности, като етанол във вода или октан в циклохексан, за да назовем само две.
Те обикновено не се използват за разтвори на твърди разтворени вещества в течности поради неяснотата да се говори за „обема“ на твърдо вещество, съставено от милиони малки кристали с различни размери. Фактът, че този размер може значително да повлияе на това колко компактно е твърдото вещество, прави измерването на неговия обем непрактично.
От друга страна, когато се използва с течни разтворени вещества и разтворители, поради факта, че всички количества, необходими за тяхното изчисляване, са изразени като обем, което е много лесно за измерване в лабораторията, процентът V/V е един от най-лесните единици за концентрация за работа на практическо ниво и се използва винаги, когато е възможно. Като пример, повечето търговски течни разтвори като водороден пероксид, антисептичен алкохол и алкохолни напитки изразяват концентрацията си като процент V/V.
Формули за изчисляване на обемна процентна концентрация или V/V процент
Основната формула за определяне на процента V/V на разтвор е следната:
Когато се използва това уравнение, няма ограничения по отношение на единиците, в които трябва да бъдат изразени обемите, освен условието и двете да бъдат изразени в една и съща единица. Тоест, ако разтвореното вещество е изразено в mL, тогава обемът на разтвора също трябва да бъде изразен в същите единици за обем.
Изчисляване на обемната процентна концентрация от масата на разтвореното вещество
Понякога е известна масата на разтвореното вещество, а не неговият обем, въпреки че е течно разтворено вещество. Ако случаят е такъв, пак можем да изчислим обема/обемния процент много просто, като разделим на плътността на разтвореното вещество, тъй като V=m/d. След комбиниране на този израз с предишния се получава следната формула:
Как да изчислим обемната процентна концентрация от други единици за концентрация
Обичайно е да се знае концентрацията на разтвор в една единица, но е необходима в друга. Поради тази причина в този раздел са представени някои често срещани случаи на преобразуване на единици концентрация за получаване на V/V процент.
Обемна процентна концентрация (%V/V) от маса/обемна процентна концентрация (%m/V)
Формулата за преобразуване на %m/V в %V/V е следната:
Струва си да се отбележи, че при използването на тази формула се установяват определени ограничения по отношение на единиците. Процентът m/V почти винаги се изразява в грамове разтворено вещество на 100 mL разтвор, така че трябва да се използва плътност в единици g/mL, за да се осигури последователност на единиците.
Обемна процентна концентрация (%V/V) от масова процентна концентрация (%m/m)
Формулата за преобразуване на %m/m в %V/V е следната:
В този случай единственото ограничение по отношение на единиците е, че и двете плътности са в едни и същи единици.
Обемна процентна концентрация (%V/V) от моларна концентрация
Въпреки че не е едно от най-често срещаните преобразувания на концентрация, моларността на разтвора може да се трансформира в обемни проценти посредством следното уравнение:
Единиците за плътност на разтвореното вещество трябва да бъдат g/mL.
Примери за изчисляване на обемна концентрация
Пример 1
Определете обемната процентна концентрация на разтвор, приготвен чрез смесване на 100 ml абсолютен алкохол с 400 ml чиста вода. Помислете за обемите на добавките.
РЕШЕНИЕ:
За да изчислите обема/обемния процент, имате нужда само от обема на разтвореното вещество и обема на разтвора. В този случай обаче имаме само това на разтвореното вещество и това на разтворителя. Тъй като в твърдението се казва, че обемите се считат за добавки, тогава можем да получим общия обем на разтвора чрез добавяне на обемите на разтвореното вещество и разтворителя, тоест:
Сега, когато имаме всичко необходимо, прилагаме уравнение 1:
Следователно, разтворът ще има обемна процентна концентрация от 20%.
Пример 2
Определете обемната процентна концентрация на разтвор, приготвен чрез смесване на 100 mL 30% обемни водороден прекис със 100 mL 10% обемни водороден прекис. Помислете за обемите на добавките.
РЕШЕНИЕ:
В този случай трябва отново да добавим обемите, за да получим общия обем на разтвора, но ни липсва обемът на разтвореното вещество. Тъй като се смесват два разтвора, разтвореното вещество в сместа ще бъде сумата от това, което присъства във всеки от първоначалните разтвори. Освен това, тъй като обемите на тези два разтвора са 100 ml всеки, тогава обемът на разтвореното вещество във всеки разтвор ще бъде числено равен на неговия V/V процент:
Накрая прилагаме формулата обем/обемен процент и това е всичко:
Тоест концентрацията на крайната смес ще бъде 20% от обема водороден прекис.
