Calcolatore di Composizione Percentuale - Strumento di Percentuale di Massa

Che cos'è la composizione percentuale?

La composizione percentuale è la massa di una parte di una sostanza, espressa come percentuale della massa totale. Un calcolatore della composizione percentuale prende la massa totale e la massa di ciascun componente, quindi indica quale quota del totale rappresenta ciascun componente.

I chimici la usano per verificare da cosa è costituito un campione sconosciuto. I produttori la usano per confermare che un lotto corrisponda alla ricetta prevista. Lo stesso metodo può essere usato da chiunque confronti le masse degli ingredienti o dei costituenti di una lega con la massa totale.

Formula della composizione percentuale

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

dove P è la composizione percentuale, m la massa del componente e M la massa totale.

La massa del componente e la massa totale devono essere espresse nella stessa unità, di solito in grammi. Il risultato è una percentuale: quante parti su 100 del totale rappresenta quel componente.

Come calcolare la composizione percentuale

1. Dividere la massa del componente per la massa totale.
2. Moltiplicare il risultato per 100 per convertirlo in una percentuale.
3. Arrotondare il risultato. Questo calcolatore arrotonda a due cifre decimali e mantiene invece due cifre significative per una quota inferiore a 0,005%, così un componente in tracce non viene mai riportato come 0%. Un grammo su un milione di grammi viene indicato come 0,0001%.

Esempio di calcolo

Un campione pesa 100 grammi. Contiene 40 grammi di carbonio.

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

Il carbonio costituisce 40% della massa del campione.

Come questo calcolatore gestisce la massa totale

Questo calcolatore presenta due campi distinti: un campo Massa totale e un campo per la massa di ciascun componente. Non somma automaticamente le masse dei componenti e non forza la somma dei risultati a essere 100%. Ogni percentuale viene calcolata dividendo la massa del componente per il valore inserito nel campo Massa totale.

Questo è importante quando le masse dei componenti non corrispondono alla massa totale. Per esempio, si può inserire una massa totale di 100 g, quindi aggiungere due componenti: Carbonio, pari a 30 g, e Idrogeno, pari a 30 g. Il calcolatore indica 30% per ciascuno; le due percentuali sommano a 60%, non a 100%, perché i componenti rappresentano soltanto 60 g dei 100 g totali.

Per ottenere percentuali la cui somma sia 100%, impostare la massa totale uguale alla somma delle masse dei componenti. È una situazione normale nel lavoro di laboratorio: se un campione pesa 150 g e l'analisi rileva 135 g di rame e 15 g di stagno, inserendo 150 come massa totale si ottengono 90% di rame e 10% di stagno. La somma è infatti 100%, perché ogni grammo è stato conteggiato.

Se la percentuale di un singolo componente supera 100%, la massa inserita per quel componente è maggiore della massa totale. Poiché una parte non può pesare più dell'intero a cui appartiene, di solito significa che la massa totale o quella del componente è stata inserita in modo errato.

Nell'elenco dei risultati e nel grafico a torta compaiono solo i componenti con massa maggiore di zero. Un componente lasciato vuoto o a cui è stata assegnata una massa pari a zero viene ignorato.

Determinare la composizione percentuale da una formula chimica

Questo calcolatore parte da masse già disponibili. Se invece si parte da una formula chimica, occorre prima calcolare il contributo in massa di ciascun elemento:

1. Consultare la massa molare di ciascun elemento presente nella formula.
2. Moltiplicare la massa molare di ciascun elemento per il numero di suoi atomi presenti nella formula.
3. Sommare questi valori per ottenere la massa molare totale del composto.
4. Dividere il contributo in massa di ciascun elemento per la massa molare totale, quindi moltiplicare per 100.

Per l'acqua (H₂O), usando pesi atomici standard di circa 1,008 per l'idrogeno e 15,999 per l'ossigeno, la massa molare è 18,015 g/mol. L'idrogeno contribuisce per 2 × 1,008 = 2,016 g/mol, pari a 11,19% del totale. L'ossigeno contribuisce per 15,999 g/mol, pari a 88,81% del totale. Una volta note queste masse, possono essere inserite nel calcolatore come masse dei componenti, usando la massa molare come massa totale.

La composizione percentuale nella pratica

• Chimica. Confrontare la composizione misurata di un composto sintetizzato con quella prevista dalla sua formula mostra se la reazione ha prodotto ciò che era previsto.
• Metallurgia. Le leghe sono definite dalle percentuali dei loro componenti. Il bronzo, per esempio, contiene in genere 88–95% di rame e 5–12% di stagno; un campione al di fuori di questo intervallo è una lega diversa oppure è contaminato.
• Prodotti farmaceutici. I produttori verificano che il principio attivo rimanga entro un intervallo percentuale approvato in ogni lotto.
• Etichettatura degli alimenti. Un'etichetta che dichiara "20% di proteine" si basa sulla massa delle proteine divisa per la massa totale dell'alimento.

Altri modi di esprimere la composizione

La percentuale in massa non è l'unico modo per descrivere ciò che contiene una miscela. La percentuale molare confronta il numero di molecole anziché la massa ed è comune nella chimica delle reazioni. La percentuale in volume, indicata sulle etichette delle bevande con diciture come "40% di alcol", è lo standard per i liquidi. Le parti per milione (ppm) si usano per quantità in tracce molto piccole, come i contaminanti nell'acqua. La molarità, cioè le moli di soluto per litro di soluzione, è l'unità standard per le soluzioni di laboratorio. La scelta dipende dal modo in cui la sostanza è stata misurata.

Domande frequenti

Che cos'è la composizione percentuale?

È la massa di un componente di una sostanza divisa per la massa totale ed espressa come percentuale. Indica quanto contribuisce ciascuna parte alla massa totale.

Qual è la formula della composizione percentuale?

La composizione percentuale è $P = \frac{m}{M} \times 100\%$, dove P è la percentuale, m la massa del componente e M la massa totale. Entrambe le masse devono essere espresse nella stessa unità.

Questo calcolatore normalizza le masse dei componenti in modo che la loro somma sia sempre 100%?

No. Divide la massa di ciascun componente per il valore inserito nel campo Massa totale. Se le masse dei componenti non corrispondono a tale totale, anche la somma delle percentuali non sarà 100%. Per ottenere percentuali la cui somma sia 100%, impostare la massa totale uguale alla somma delle masse dei componenti.

Una percentuale può superare 100%?

Sì, se la massa inserita per un componente è maggiore della massa totale. Poiché un componente non può pesare più dell'intero campione di cui fa parte, un risultato superiore a 100% indica di solito un errore di inserimento nella massa totale o nella massa del componente.

Come si determina la composizione percentuale da una formula chimica?

Calcolare la massa molare del composto, determinare il contributo in massa di ciascun elemento in base al numero dei suoi atomi, quindi dividere il contributo di ciascun elemento per la massa molare totale e moltiplicare per 100. Si veda l'esempio dell'acqua riportato sopra.

Quali unità si devono usare?

I campi della massa di questo calcolatore sono espressi in grammi e i risultati riportano nuovamente la massa di ciascun componente in grammi. Il calcolo è un rapporto, quindi qualsiasi altra unità di massa produce la stessa percentuale, purché tutti i componenti e la massa totale siano espressi nella stessa unità. Mescolare le unità, per esempio inserendo alcune masse in grammi e la massa totale in chilogrammi, produce percentuali errate.

Qual è la differenza tra composizione percentuale e resa percentuale?

La composizione percentuale descrive da cosa è costituita una sostanza. La resa percentuale descrive la quantità di prodotto effettivamente ottenuta da una reazione rispetto alla quantità massima possibile. Sono entrambe percentuali, ma misurano aspetti diversi.

Riferimenti

1. Unione internazionale di chimica pura e applicata. Compendio della terminologia chimica IUPAC (il "Gold Book").
2. National Institute of Standards and Technology. Pesi atomici e composizioni isotopiche NIST.
3. Harris, D. C. (2015). Quantitative Chemical Analysis (9ª ed.). W. H. Freeman and Company.
4. Brown, T. L., LeMay, H. E., Bursten, B. E., Murphy, C. J. e Woodward, P. M. (2017). Chimica: la scienza centrale (14ª ed.). Pearson.