Tabla de Contenidos
Masseprosentkonsentrasjon, også kalt masse/masseprosent eller %m/m , er en fysisk konsentrasjonsenhet som indikerer hvor mange deler av massen av oppløst stoff som er tilstede for hver 100 deler eller masseenheter av løsning eller blanding. Avhengig av enhetene kan dette tolkes på ulike måter. For eksempel:
- De gram oppløst stoff det er per 100 gram løsning.
- Kilogrammene oppløst stoff som det er per 100 kilo oppløsning.
- Milligrammene oppløst stoff som er i 100 milligram løsning, etc.
Masseprosent regnes som en fysisk konsentrasjonsenhet, da den indikerer forholdet mellom oppløst stoff og løsning som en funksjon av masse, som er en fysisk enhet, i motsetning til mol eller antall ekvivalenter, som er kjemiske enheter. Av denne grunn vil ikke to løsninger med samme konsentrasjon i %m/m nødvendigvis ha samme mengde stoff (som betyr mol oppløst stoff) i samme mengde løsning, så %m/m kan ikke brukes som erstatning i direkte støkiometriske beregninger, som kan gjøres med kjemiske konsentrasjonsenheter.
Situasjoner der masseprosentkonsentrasjon ofte brukes
Masseprosent er en av de mest brukte konsentrasjonsenhetene av en veldig viktig grunn: siden den ikke er avhengig av volum, og derfor av tetthet , er masseprosenten uavhengig av temperatur og trykk. Faktisk er masseprosenten av en løsning den samme uansett hvor vi er.
Faktisk vil alle som ser på dataene om renhet eller konsentrasjon av kommersielle kjemiske reagenser innse at disse verdiene alltid er angitt på etiketten som en masseprosent. Data som tetthet er også rapportert, som kan brukes til å bestemme konsentrasjonen i andre enheter, men disse verdiene rapporteres ved spesifikke temperatur- og trykkforhold.
Hvis forholdene på tidspunktet for bruk av reagenset for å tilberede en annen løsning eller å bruke den i en annen applikasjon ikke er de samme som de som er rapportert, vil enhver volum- eller volumavhengig konsentrasjonsenhet beregnet fra disse dataene uunngåelig ha en viss grad av feil.
Formler for beregning av masseprosentkonsentrasjon eller prosent m/m
Hovedformelen for beregning av masseprosent er lik enhver annen prosentandel. Det tilsvarer forholdet mellom massen av oppløst stoff i løsningen multiplisert med 100.
hvor m oppløst stoff og m løsning tilsvarer massene til henholdsvis det løste stoffet og løsningen.
MERK: Ved å bruke ligningen ovenfor kan du uttrykke massen av det oppløste stoffet og løsningen i en hvilken som helst enhet (gram, pund, unser, metriske tonn osv.), så lenge de er like.
Beregning av %m/m ved bruk av massen av løsningsmidlet
I tilfeller med enkle løsninger dannet av et enkelt oppløst stoff og løsningsmidlet, kan massen av løsningen erstattes med summen av massene til begge komponentene, som vist i følgende ligning:
Dette kan gjøres fordi massene alltid er additive, det vil si at når man blander to eller flere stoffer, vil massen til blandingen alltid være lik summen av massene til alle dens komponenter. Dette er en annen fordel ved å bruke masseprosenten, det faktum at den kan beregnes ut fra kjente mengder av komponentene i løsningen.
Dette kan ikke alltid gjøres for prosentvis volum (%V/V), prosentandel masse/volum (%m/V), eller noen annen konsentrasjon som er uttrykt i volum av løsning. Dette er fordi volumene ikke alltid er additive (som når salt er oppløst i vann, for eksempel).
Selv i tilfeller hvor de kan tilsettes (som væske-væske-løsninger), er verdien av summen av volumene nesten aldri nøyaktig lik det faktiske endelige volumet av løsningen. Sistnevnte skyldes det faktum at forskjeller i interaksjonene mellom oppløst stoff, løst stoff-løsningsmiddel og løsningsmiddel-løsningsmiddel kan føre til enten en sammentrekning eller en utvidelse av volumet når løsningen dannes.
Hvordan beregne prosent massekonsentrasjon fra andre konsentrasjonsenheter
Som enhver annen mengde som uttrykker en egenskap ved et system, kan konsentrasjoner uttrykkes i forskjellige enheter, og å kunne konvertere en enhet til en annen er en grunnleggende ferdighet for enhver kompetent kjemistudent.
Her er hvordan du beregner masseprosent fra andre vanlig brukte konsentrasjonsenheter.
Beregning av masseprosentkonsentrasjon (%m/m) fra masse/volumprosentkonsentrasjon (%m/V)
Hvis vi sammenligner masseprosenten med masse/volumprosent, vil vi legge merke til at den eneste forskjellen er at i det andre tilfellet uttrykkes løsningsmengden i form av volum og ikke masse. Av denne grunn innebærer å beregne masse/masseprosenten fra masse/volumprosenten bare å bruke tettheten til løsningen for å konvertere volumet av løsningen til masse.
Etter å ha utført de relevante aritmetiske operasjonene og omorganisert ligningen, er resultatet:
hvor d løsning tilsvarer tettheten til løsningen. Når du bruker ligningen ovenfor, husk at du ikke kan bruke noen tetthet i noen enhet du ønsker. I dette tilfellet må tettheten uttrykkes i enheter av g/mL (og/cm 3 ), kg/L (eller kg/dm 3 ), i tonn/m 3 eller i en hvilken som helst annen enhet for hvilken tettheten av vann har en tallverdi nær 1. Dette skyldes begrensninger i valg av enheter for masse og volum ved beregning av masse/volumprosent.
Beregning av masseprosentkonsentrasjon (%m/m) fra volumprosentkonsentrasjon (%V/V)
Ved å utføre en prosedyre som ligner på den ovenfor, kan volumprosent også konverteres til masseprosent ved å bruke tetthetene til løsningen og det rene oppløste stoffet som vist i følgende ligning:
Den eneste begrensningen i dette tilfellet er at begge tetthetene må uttrykkes i samme enheter, men det er irrelevant hvilken bestemt enhet som brukes.
Beregning av masseprosentkonsentrasjon (%m/m) fra molar konsentrasjon
Forholdet mellom molaritet og masseprosent brukes veldig ofte og er gitt av følgende ligning:
hvor M er molariteten til løsningen, MM oppløst er molmassen til oppløst stoff, og d løsning er tettheten til løsningen uttrykt i g/ml. Faktoren 10 som vises i nevneren består i å forenkle 100-en fra prosentformelen med omregningsfaktoren mellom milliliter og liter, som er 1000 ml/L.
Eksempler på beregning av masseprosent konsentrasjon
Eksempel 1
Bestem masseprosentkonsentrasjonen til en løsning tilberedt ved å blande 100 g absolutt alkohol med 400 g rent vann.
LØSNING:
For å beregne masse-/masseprosenten trenger du bare massen til det oppløste stoffet og massen til løsningen. Men i dette tilfellet har vi bare massene til det oppløste stoffet og løsningsmidlet. Men siden masser alltid er additive, kan vi direkte bruke ligning 2 for å beregne masseprosenten av denne løsningen:
Derfor vil løsningen ha en masseprosentkonsentrasjon på 20 % eller, hva som er det samme, løsningen inneholder 20 % alkohol i massevis.
Eksempel 2
Bestem masseprosentkonsentrasjonen av en løsning fremstilt ved å blande 100 g av en 30 masse-% natriumkloridløsning med 100 g av en annen 10-% masse-løsning av samme oppløste stoff.
LØSNING:
I dette tilfellet blandes to løsninger, begge med en total masse på 100g og med samme oppløste stoff, men med forskjellige konsentrasjoner av det. Siden masser alltid er additive, vil massen til den resulterende løsningen ganske enkelt være summen av massene til de to løsningene som ble blandet:
Tilsvarende tilsvarer massen av oppløst stoff i den endelige løsningen summen av massene av oppløst stoff i de to løsningene som ble blandet. Siden massen til begge løsningene er 100 g, er mengden løst stoff som er tilstede i hver av dem den samme prosentandelen, dvs. 30 g for den første løsningen og 10 g for den andre. Basert på dette er det funnet at den endelige mengden oppløst stoff er:
Til slutt, ved å bruke formelen for masse/masseprosent, får vi resultatet vi ser etter:
Det vil si at konsentrasjonen av den endelige blandingen vil være 20 vekt% natriumklorid.
Eksempel 3
Hvis en løsning av konsentrert svovelsyre (H 2 SO 4 , MM=98,079 g/mol) har en molaritet på 18 mol/L og en tetthet på 1,83 g/mL, bestemme dens konsentrasjon i % m/m.
LØSNING:
Dette er et tilfelle hvor vi har den molare konsentrasjonen av en løsning så vel som dens tetthet. Derfor kan % m/m bestemmes ved å bruke ligning 5:
Referanser
Brown, T. (2021). Chemistry: The Central Science (11. utgave). London, England: Pearson Education.
Byju sin. (2021, 22. mars). Masseprosentformel. Hentet fra https://byjus.com/mass-percent-formula/
Chang, R., Manzo, Á. R., Lopez, PS, & Herranz, ZR (2020). Kjemi (10. utgave). New York City, NY: MCGRAW-HILL.
Junta de Andalucía. (nd). Konsentrasjon av en løsning. Hentet fra http://www.juntadeandalucia.es/averroes/centros-tic/14700420/helvia/aula/archivos/repositorio/0/123/html/concentracin_de_una_disolucin.html
López C., JM (nd). Prosentandeler (masse-masse, masse-volum). Gjenopprettet fra https://tomi.digital/en/52373/porcentajes-masamasa-masavolumen
Toppr. (nd). Masseprosentformel. Hentet fra https://www.toppr.com/guides/chemistry-formulas/mass-percent-formula/
