حاسبة النسبة المئوية للتركيب - أداة النسبة المئوية الكتلية

ما هو التركيب المئوي؟

التركيب المئوي هو كتلة جزء واحد من مادة، معبَّراً عنها كنسبة مئوية من الكتلة الكلية. يأخذ حاسِب التركيب المئوي الكتلة الكلية وكتلة كل مكوّن، ثم يبيّن حصة كل مكوّن من الكتلة الكلية.

يستخدم الكيميائيون هذا المفهوم للتحقق من مكوّنات عينة مجهولة. ويستخدمه المصنّعون للتأكد من أن دفعة ما تطابق وصفتها. ويمكن لأي شخص يقارن كتل المكوّنات أو السبيكة بكتلتها الكلية استخدام الطريقة نفسها.

صيغة التركيب المئوي

$P = \frac{m}{M} \times 100\%$

حيث إن P هي النسبة المئوية للتركيب، وm كتلة المكوّن، وM الكتلة الكلية.

يجب أن تستخدم كتلة المكوّن والكتلة الكلية الوحدة نفسها، وعادةً ما تكون الغرامات. والنتيجة نسبة مئوية: عدد الأجزاء من 100 التي يساهم بها ذلك المكوّن في الكتلة الكلية.

كيفية حساب التركيب المئوي

1. اقسم كتلة المكوّن على الكتلة الكلية.
2. اضرب الناتج في 100 لتحويله إلى نسبة مئوية.
3. قرّب الناتج. يقرّب هذا الحاسِب الناتج إلى منزلتين عشريتين، ويحتفظ بدلاً من ذلك برقمين معنويين لحصة أصغر من 0.005%، حتى لا يُعرض أي مكوّن ضئيل على أنه 0%. ويُعرض الغرام الواحد في مليون غرام على صورة 0.0001%.

مثال محلول

تزن عينة 100 غرام. وتحتوي على 40 غراماً من الكربون.

$\frac{40\text{ g}}{100\text{ g}} \times 100\% = 40\%$

يشكّل الكربون 40% من كتلة العينة.

كيفية تعامل هذا الحاسِب مع الكتلة الكلية

يحتوي هذا الحاسِب على حقلين منفصلين للإدخال: حقل الكتلة الكلية وحقل كتلة لكل مكوّن. ولا يجمع كتل المكوّنات نيابةً عنك، ولا يفرض أن يكون مجموع النتائج 100%. تُحسب كل نسبة مئوية بقسمة كتلة المكوّن على القيمة الموجودة في حقل الكتلة الكلية.

هذا مهم عندما لا تساوي كتل المكوّنات الكتلة الكلية. فمثلاً، أدخل كتلة كلية مقدارها 100 غرام، ثم أضف مكوّنين: الكربون بكتلة 30 غرام والهيدروجين بكتلة 30 غرام. يعرض الحاسِب 30% لكل منهما، ويكون مجموع النسبتين 60% لا 100%، لأن المكوّنين لا يمثلان سوى 60 غرام من الكتلة الكلية البالغة 100 غرام.

للحصول على نسب مئوية مجموعها 100%، اجعل قيمة حقل الكتلة الكلية مساوية لمجموع كتل المكوّنات. وهذا أمر معتاد في العمل المخبري: إذا كانت عينة تزن 150 غرام، وكشف التحليل عن 135 غرام من النحاس و15 غرام من القصدير، فإن إدخال 150 بوصفها الكتلة الكلية يعطي 90% من النحاس و10% من القصدير، ومجموعهما 100% لأن كل غرام قد حُسِب.

إذا تجاوزت نسبة مكوّن واحد 100%، فهذا يعني أن الكتلة المُدخلة لذلك المكوّن أكبر من الكتلة الكلية. وبما أن الجزء لا يمكن أن يفوق الكل الذي ينتمي إليه، فهذا يعني عادةً أن الكتلة الكلية أو كتلة المكوّن أُدخلت بصورة غير صحيحة.

لا تظهر في قائمة النتائج والمخطط الدائري إلا المكوّنات التي تزيد كتلتها على الصفر. ويُتجاوز أي مكوّن تُرك حقله فارغاً أو أُدخلت كتلته صفراً.

إيجاد التركيب المئوي من صيغة كيميائية

يعمل هذا الحاسِب انطلاقاً من الكتل المتاحة لديك. أما إذا كنت تبدأ من صيغة كيميائية، فعليك أولاً حساب الكتلة التي يساهم بها كل عنصر:

1. ابحث عن الكتلة المولية لكل عنصر في الصيغة.
2. اضرب الكتلة المولية لكل عنصر في عدد ذراته الموجودة في الصيغة.
3. اجمع هذه القيم للحصول على الكتلة المولية الكلية للمركّب.
4. اقسم مساهمة كل عنصر من الكتلة على الكتلة المولية الكلية، ثم اضرب في 100.

بالنسبة إلى الماء (H₂O)، وباستخدام الأوزان الذرية القياسية التي تبلغ نحو 1.008 للهيدروجين و15.999 للأكسجين، تكون الكتلة المولية 18.015 غرام/مول. يساهم الهيدروجين بمقدار 2 × 1.008 = 2.016 غرام/مول، وهو ما يعادل 11.19% من الكتلة الكلية. ويساهم الأكسجين بمقدار 15.999 غرام/مول، وهو ما يعادل 88.81% من الكتلة الكلية. وبعد معرفة هذه الكتل، يمكن إدخالها في الحاسِب بوصفها كتل المكوّنات، مع استخدام الكتلة المولية بوصفها الكتلة الكلية.

التركيب المئوي في التطبيقات العملية

• الكيمياء. تكشف مقارنة تركيب مركّب مُصنَّع بالتركيب الذي تتنبأ به صيغته ما إذا كان التفاعل قد أنتج المادة المطلوبة.
• علم الفلزات. تُحدَّد السبائك بنسب مكوّناتها. فعلى سبيل المثال، يتكوّن البرونز عادةً من 88–95% نحاس و5–12% قصدير؛ والعينة التي تقع خارج هذا النطاق تكون سبيكة مختلفة أو ملوثة.
• المستحضرات الصيدلانية. يتحقق المصنّعون من بقاء المادة الفعالة ضمن نطاق النسبة المئوية المعتمد في كل دفعة.
• بطاقات الأغذية. تستند بطاقة تدّعي احتواء المنتج على «20% بروتين» إلى قسمة كتلة البروتين على الكتلة الكلية للغذاء.

طرق أخرى للتعبير عن التركيب

النسبة المئوية الكتلية ليست الطريقة الوحيدة لوصف مكوّنات الخليط. تقارن النسبة المئوية المولية أعداد الجزيئات بدلاً من الكتلة، وهي شائعة في كيمياء التفاعلات. أما النسبة المئوية الحجمية، التي تظهر على ملصقات المشروبات في عبارات مثل «40% كحول»، فهي معيارية للسوائل. وتُستخدم أجزاء في المليون (ppm) للكميات الضئيلة جداً، مثل الملوثات في الماء. أما المولارية، أي عدد مولات المذاب لكل لتر من المحلول، فهي وحدة القياس المعيارية لمحاليل المختبر. ويعتمد اختيار الطريقة على كيفية قياس المادة.

الأسئلة الشائعة

ما هو التركيب المئوي؟

هو كتلة أحد مكوّنات المادة مقسومة على الكتلة الكلية، معبَّراً عنها كنسبة مئوية. ويبيّن مقدار مساهمة كل جزء في الكتلة الكلية.

ما صيغة التركيب المئوي؟

النسبة المئوية للتركيب هي $P = \frac{m}{M} \times 100\%$، حيث إن P هي النسبة المئوية، وm كتلة المكوّن، وM الكتلة الكلية. يجب أن تكون الكتلتان بالوحدة نفسها.

هل يطبّع هذا الحاسِب كتل المكوّنات بحيث يصل مجموعها دائماً إلى 100%؟

لا. فهو يقسم كتلة كل مكوّن على القيمة المُدخلة في حقل الكتلة الكلية. وإذا لم تجمع كتل المكوّنات إلى تلك الكتلة الكلية، فلن تجمع النسب المئوية إلى 100% أيضاً. وللحصول على نسب مجموعها 100%، اجعل الكتلة الكلية مساوية لمجموع كتل المكوّنات.

هل يمكن أن تتجاوز النسبة المئوية 100%؟

نعم، إذا أُدخلت كتلة مكوّن أكبر من الكتلة الكلية. وبما أن المكوّن لا يمكن أن يزن أكثر من العينة الكلية التي يمثل جزءاً منها، فإن النتيجة التي تتجاوز 100% تشير عادةً إلى خطأ في إدخال الكتلة الكلية أو كتلة أحد المكوّنات.

كيف يُستخرج التركيب المئوي من صيغة كيميائية؟

احسب الكتلة المولية للمركّب، وحدد مقدار الكتلة التي يساهم بها كل عنصر استناداً إلى عدد ذراته، ثم اقسم مساهمة كل عنصر على الكتلة المولية الكلية واضرب في 100. راجع مثال الماء أعلاه.

ما الوحدات التي ينبغي استخدامها؟

تُوسَم حقول الكتلة في هذا الحاسِب بالغرامات، وتُعاد كتلة كل مكوّن في النتائج بالغرامات. وبما أن العملية الحسابية نسبة، فإن استخدام أي وحدة كتلة أخرى يعطي النسبة المئوية نفسها، ما دامت جميع المكوّنات والكتلة الكلية تستخدم الوحدة نفسها. أما خلط الوحدات، مثل إدخال بعض الكتل بالغرامات والكتلة الكلية بالكيلوغرامات، فيعطي نسباً مئوية خاطئة.

ما الفرق بين التركيب المئوي والمردود المئوي؟

يصف التركيب المئوي مكوّنات المادة. أما المردود المئوي فيصف كمية الناتج التي أنتجها التفاعل فعلياً مقارنةً بالكمية القصوى الممكنة. كلاهما نسب مئوية، لكنهما يقيسان أمرين مختلفين.

المراجع

1. الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية. معجم الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية للمصطلحات الكيميائية ("Gold Book").
2. المعهد الوطني للمعايير والتقنية. الأوزان الذرية والتركيبات النظيرية لدى المعهد الوطني للمعايير والتقنية.
3. هاريس، D. C. (2015). التحليل الكيميائي الكمي (الطبعة 9). W. H. Freeman and Company.
4. براون، T. L.، وليماي، H. E.، وبورستن، B. E.، ومورفي، C. J.، وودوارد، P. M. (2017). الكيمياء: العلم المركزي (الطبعة 14). بيرسون.