Prosentuaalisen koostumuksen laskuri - Massaprosenttityökalu

Mitä prosenttikoostumus on?

Prosenttikoostumus on aineen yhden osan massa ilmaistuna prosenttiosuutena kokonaismassasta. Prosenttikoostumuslaskin ottaa kokonaismassan ja kunkin komponentin massan ja ilmoittaa, kuinka suuren osuuden kokonaismassasta kukin komponentti muodostaa.

Kemistit käyttävät sitä tarkistaakseen, mistä tuntematon näyte koostuu. Valmistajat käyttävät sitä varmistaakseen, että valmistuserä vastaa reseptiä. Sama menetelmä sopii kaikille, jotka vertaavat ainesosien tai metalliseoksen komponenttien massoja kokonaisuuteen.

Prosenttikoostumuksen kaava

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

jossa P on prosenttikoostumus, m komponentin massa ja M kokonaismassa.

Komponentin massan ja kokonaismassan on oltava samassa yksikössä, yleensä grammoina. Tulos on prosenttiosuus: kuinka monta osaa 100:sta kyseinen komponentti muodostaa kokonaismäärästä.

Prosenttikoostumuksen laskeminen

1. Jaa komponentin massa kokonaismassalla.
2. Kerro tulos luvulla 100 muuttaaksesi sen prosenttiosuudeksi.
3. Pyöristä tulos. Tämä laskin pyöristää tuloksen kahden desimaalin tarkkuuteen ja säilyttää sen sijaan kaksi merkitsevää numeroa, jos osuus on pienempi kuin 0,005 %, joten hivenkomponenttia ei ilmoiteta koskaan muodossa 0 %. Yksi gramma miljoonassa grammassa ilmoitetaan muodossa 0,0001 %.

Laskuesimerkki

Näytteen massa on 100 grammaa. Se sisältää 40 grammaa hiiltä.

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

Hiilen osuus näytteen massasta on 40 %.

Miten tämä laskin käsittelee kokonaismassaa

Tässä laskimessa on kaksi erillistä syöttökenttää: Kokonaismassa-kenttä ja kunkin komponentin massakenttä. Laskin ei laske komponenttien massoja yhteen puolestasi eikä pakota tuloksia summautumaan arvoon 100 %. Jokainen prosenttiosuus lasketaan jakamalla komponentin massa Kokonaismassa-kenttään syötetyllä arvolla.

Tämä on merkityksellistä, kun komponenttien massat eivät summaudu kokonaismassaksi. Syötä esimerkiksi kokonaismassaksi 100 g ja lisää kaksi komponenttia: hiiltä 30 g ja vetyä 30 g. Laskin ilmoittaa kummankin osuudeksi 30 %, ja osuudet summautuvat arvoon 60 % eivätkä arvoon 100 %, koska komponentit kattavat vain 60 g kokonaismassasta 100 g.

Jos haluat prosenttiosuuksien summautuvan arvoon 100 %, aseta Kokonaismassa-kentän arvoksi komponenttien massojen summa. Tämä on tavallista laboratoriotyössä: jos näytteen massa on 150 g ja analyysissä todetaan sen sisältävän 135 g kuparia ja 15 g tinaa, kokonaismassaksi syötetty arvo 150 antaa kuparin osuudeksi 90 % ja tinan osuudeksi 10 %. Ne summautuvat arvoon 100 %, koska jokainen gramma on otettu huomioon.

Jos yhden komponentin prosenttiosuudeksi tulee yli 100 %, kyseiselle komponentille syötetty massa on kokonaismassaa suurempi. Koska osa ei voi painaa enempää kuin kokonaisuus, johon se kuuluu, tämä tarkoittaa yleensä sitä, että kokonaismassa tai komponentin massa on syötetty väärin.

Vain komponentit, joiden massa on nollaa suurempi, näkyvät tulosluettelossa ja ympyräkaaviossa. Tyhjäksi jätetty tai massaksi nolla annettu komponentti ohitetaan.

Prosenttikoostumuksen määrittäminen kemiallisesta kaavasta

Tämä laskin käyttää jo tiedossasi olevia massoja. Jos sen sijaan lähtökohtana on kemiallinen kaava, sinun on ensin selvitettävä kunkin alkuaineen massa:

1. Selvitä kaavan jokaisen alkuaineen moolimassa.
2. Kerro kunkin alkuaineen moolimassa sen kaavassa esiintyvien atomien lukumäärällä.
3. Laske nämä yhteen saadaksesi yhdisteen kokonaismoolimassan.
4. Jaa kunkin alkuaineen massaosuus kokonaismoolimassalla ja kerro sitten luvulla 100.

Vedelle (H₂O), kun vedyn standardiatomipainona käytetään noin arvoa 1,008 ja hapen 15,999, moolimassa on 18,015 g/mol. Vedyn osuus on 2 × 1,008 = 2,016 g/mol, mikä on 11,19 % kokonaismäärästä. Hapen osuus on 15,999 g/mol, mikä on 88,81 % kokonaismäärästä. Kun nämä massat tunnetaan, ne voidaan syöttää laskimeen komponenttien massoina ja moolimassa kokonaismassana.

Prosenttikoostumus käytännössä

• Kemia. Syntetisoidun yhdisteen mitatun koostumuksen vertaaminen sen kaavan ennustamaan koostumukseen osoittaa, syntyikö reaktiossa tarkoitettu tuote.
• Metallurgia. Metalliseokset määritellään niiden komponenttien prosenttiosuuksien perusteella. Pronssi on esimerkiksi tyypillisesti 88–95% kuparia ja 5–12% tinaa; näiden rajojen ulkopuolella oleva näyte on eri metalliseos tai saastunut.
• Lääketeollisuus. Valmistajat tarkistavat, että vaikuttavan aineen pitoisuus pysyy hyväksytyllä prosenttialueella jokaisessa valmistuserässä.
• Elintarvikkeiden pakkausmerkinnät. Merkintä, jossa ilmoitetaan ”20 % proteiinia”, perustuu proteiinin massan jakamiseen elintarvikkeen kokonaismassalla.

Muita tapoja ilmaista koostumus

Massaprosentti ei ole ainoa tapa ilmaista seoksen koostumus. Mooliprosentti vertailee molekyylien lukumäärää massan sijaan, ja sitä käytetään yleisesti reaktiokemiassa. Tilavuusprosentti, joka esiintyy juomien merkinnöissä esimerkiksi muodossa ”40 % alkoholia”, on nesteille tavanomainen. Miljoonasosaa (ppm) käytetään hyvin pienille hivenmäärille, kuten vedessä oleville epäpuhtauksille. Molaarisuus eli liuenneen aineen ainemäärä liuoslitraa kohti on laboratorioliuosten standardiyksikkö. Valinta riippuu siitä, miten aine on mitattu.

Usein kysyttyä

Mitä prosenttikoostumus on?

Se on aineen yhden komponentin massa jaettuna kokonaismassalla ja ilmaistuna prosenttiosuutena. Se osoittaa, kuinka suuren osuuden kokonaismassasta kukin osa muodostaa.

Mikä on prosenttikoostumuksen kaava?

Prosenttikoostumus on $P = \frac{m}{M} \times 100\%$, jossa P on prosenttiosuus, m komponentin massa ja M kokonaismassa. Massojen on oltava samassa yksikössä.

Normalisoiko tämä laskin komponenttien massat niin, että niiden summa on aina 100 %?

Ei. Se jakaa kunkin komponentin massan Kokonaismassa-kenttään syötetyn arvon. Jos komponenttien massat eivät summaudu kyseiseksi kokonaismassaksi, eivät prosenttiosuudetkaan summaudu arvoon 100 %. Jos haluat prosenttiosuuksien summautuvan arvoon 100 %, aseta kokonaismassaksi komponenttien massojen summa.

Voiko prosenttiosuudeksi tulla yli 100 %?

Kyllä, jos komponentin massaksi syötetään kokonaismassaa suurempi arvo. Koska komponentti ei voi painaa enempää kuin koko näyte, johon se kuuluu, yli 100 % oleva tulos viittaa yleensä kokonaismassan tai komponentin massan syöttövirheeseen.

Miten prosenttikoostumus määritetään kemiallisesta kaavasta?

Laske yhdisteen moolimassa, määritä kunkin alkuaineen massaosuus sen atomien lukumäärän perusteella, jaa sitten kunkin alkuaineen osuus kokonaismoolimassalla ja kerro luvulla 100. Katso edellä olevaa vesiesimerkkiä.

Mitä yksiköitä pitäisi käyttää?

Tämän laskimen massakentät on merkitty grammoiksi, ja tuloksissa kunkin komponentin massa ilmoitetaan grammoina. Laskutoimitus on suhde, joten mikä tahansa muu massayksikkö antaa saman prosenttiosuuden, kunhan kaikkien komponenttien ja kokonaismassan yksikkö on sama. Yksiköiden sekoittaminen, kuten joidenkin massojen syöttäminen grammoina ja kokonaismassan syöttäminen kilogrammoina, tuottaa virheellisiä prosenttiosuuksia.

Mikä ero on prosenttikoostumuksella ja saantoprosentilla?

Prosenttikoostumus kuvaa, mistä aine koostuu. Saantoprosentti kuvaa sitä, kuinka paljon tuotetta reaktio tosiasiassa tuotti verrattuna mahdolliseen enimmäismäärään. Molemmat ovat prosenttiosuuksia, mutta ne mittaavat eri asioita.

Viitteet

1. Kansainvälinen puhtaan ja soveltavan kemian liitto. IUPAC Compendium of Chemical Terminology ("Gold Book").
2. Yhdysvaltain kansallinen standardointi- ja teknologiainstituutti. NIST Atomic Weights and Isotopic Compositions.
3. Harris, D. C. (2015). Quantitative Chemical Analysis (9. painos). W. H. Freeman and Company.
4. Brown, T. L., LeMay, H. E., Bursten, B. E., Murphy, C. J. ja Woodward, P. M. (2017). Chemistry: The Central Science (14. painos). Pearson.