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体積パーセント濃度 は、体積/体積パーセントまたは %V/V とも呼ばれ、溶液の 100 部または単位体積中に溶質が体積で何部存在するかを示す濃度の物理単位です。単位によって、これはさまざまな方法で解釈できます。たとえば、とりわけ：
- 溶液 100 ミリリットルあたりの溶質のミリリットル。
- 溶液 100 リットルあたりに存在する溶質のリットル。
- 100 cc の溶液に含まれる溶質の立方センチメートルまたは cc。
体積パーセント濃度は、化学単位であるモルまたは当量数とは対照的に、物理単位である溶質と溶液の体積比を示すため、濃度の物理単位と見なされます。このため、%V/V で同じ濃度の 2 つの溶液は、溶液の単位あたりの物質の量 (溶質のモル数を意味する) が必ずしも同じではないため、%V/V を化学量論計算の代用として使用することはできません。 . 直接、化学濃度単位で実行できるもの。
体積パーセント濃度を使用する場合
体積パーセント濃度は濃度の単位であり、その使用は液体のみを含む溶液に限定されます。2 つだけ挙げると、水中のエタノールやシクロヘキサンのオクタンなどです。
それらは通常、液体中の固体溶質の溶液には使用されません。これは、さまざまなサイズの何百万もの小さな結晶で構成される固体物質の「体積」について話すことの曖昧さのためです。このサイズが固体のコンパクトさに大きく影響するという事実は、その体積を測定することを実用的ではありません。
一方、液体の溶質と溶媒を使用する場合、それらの計算に必要なすべての量は、実験室で測定するのが非常に簡単な体積で表されるため、V/V パーセンテージは次のいずれかになります。実用的なレベルで作業する最も簡単な濃度の単位であり、可能な限り使用されます。例として、過酸化水素、消毒用アルコール、アルコール飲料などのほとんどの市販の液体溶液は、その濃度を V/V パーセンテージで表します。
体積パーセント濃度または V/V パーセントの計算式
溶液の V/V パーセンテージを決定するための主な式は次のとおりです。
この式を使用する場合、両方が同じ単位で表されるという条件を除けば、体積を表す単位に制限はありません。つまり、溶質を mL で表す場合、溶液の体積も同じ体積単位で表す必要があります。
溶質の質量からの体積パーセント濃度の計算
溶質が液体であるにも関わらず、溶質の質量が分かっていて、その体積が分かっていないことがあります。この場合、V=m/d であるため、溶質密度で割ることにより、体積/体積の割合を非常に簡単に計算できます。この式を前の式と組み合わせると、次の式が得られます。
他の濃度単位から体積パーセント濃度を計算する方法
ある単位で溶液の濃度を知ることは一般的ですが、別の単位ではそれが必要です。このため、このセクションでは、V/V パーセンテージを取得するための濃度単位の変換の一般的なケースをいくつか示します。
質量/体積パーセント濃度 (%m/V) からの体積パーセント濃度 (%V/V)
%m/V を %V/V に変換する式は次のとおりです。
この式を使用する場合、単位に関して特定の制限が確立されることに注意してください。パーセント m/V は、ほとんどの場合、溶液 100 mL あたりの溶質のグラム数で表されるため、単位の一貫性を確保するために g/mL 単位の密度を使用する必要があります。
質量パーセント濃度 (%m/m) からの体積パーセント濃度 (%V/V)
%m/m を %V/V に変換する式は次のとおりです。
この場合、単位に関する唯一の制限は、両方の密度が同じ単位であるということです。
モル濃度からの体積パーセント濃度 (%V/V)
最も一般的な濃度変換の 1 つではありませんが、溶液のモル濃度は、次の式を使用して体積パーセントに変換できます。
溶質の密度の単位は g/mL でなければなりません。
体積パーセント濃度の計算例
例 1
無水アルコール 100 mL と純水 400 mL を混合して調製した溶液の体積パーセント濃度を求めます。添加量を考慮してください。
解決：
体積/体積の割合を計算するには、溶質の体積と溶液の体積のみが必要です。ただし、この場合、溶質のそれと溶媒のそれしかありません。ステートメントでは、体積は加法的と見なされると述べているため、溶質と溶媒の体積を加算することで、溶液の総体積を取得できます。つまり、次のようになります。
必要なものがすべて揃ったので、式 1 を適用します。
したがって、溶液の体積パーセント濃度は 20% になります。
例 2
100 mL の 10 体積% の過酸化水素と 100 mL の 30 体積% の過酸化水素を混合して調製した溶液の体積パーセント濃度を求めます。添加量を考慮してください。
解決：
この場合、溶液の総体積を得るために体積を再度追加する必要がありますが、溶質の体積が不足しています。2 つの溶液が混合されているため、混合物中の溶質は、最初の溶液のそれぞれに存在するものの合計になります。また、これら 2 つの溶液の体積はそれぞれ 100 mL であるため、各溶液の溶質の体積は数値的にその V/V パーセンテージに等しくなります。
最後に、ボリューム/ボリューム パーセンテージの式を適用します。
つまり、最終混合物の濃度は、過酸化水素の 20 体積% になります。
