Kalkulačka hmotnostného podielu - Výpočet hmotnostného percentuálneho podielu v zmesiach

Čo je hmotnostné percento?

Hmotnostné percento, nazývané aj percento hmotnosti alebo w/w %, je hmotnosť jednej zložky v zmesi vydelená celkovou hmotnosťou zmesi a vynásobená číslom 100. Ukazuje, aká časť hmotnosti zmesi pripadá na jednu zložku, napríklad na soľ vo fyziologickom roztoku alebo na meď v bronzovej zliatine.

Hmotnostné percento sa nemení s teplotou, pretože samotná hmotnosť sa pri zahrievaní ani ochladzovaní nerozťahuje ani nezmršťuje. Preto ide o stabilný spôsob vyjadrenia koncentrácie na rozdiel od meraní založených na objeme.

Vzorec hmotnostného percenta

$\text{Hmotnostné percento} = \frac{\text{Hmotnosť zložky}}{\text{Celková hmotnosť zmesi}} \times 100\%$

• Hmotnosť zložky: hmotnosť jedinej meranej látky.
• Celková hmotnosť zmesi: súčet hmotností všetkých látok v zmesi vrátane samotnej zložky.

Obe hmotnosti musia byť vyjadrené v rovnakej jednotke, napríklad v gramoch alebo kilogramoch. Jednotka sa pri delení vykráti, takže výsledkom je obyčajné percento bez ohľadu na použitú jednotku, ak je na oboch stranách rovnaká.

Ako vypočítať hmotnostné percento

1. Odvážte zložku. Ide o zložku, ktorej podiel chcete zistiť.
2. Odvážte celú zmes. Zahŕňa zložku aj všetko ostatné, čo je s ňou zmiešané.
3. Vydeľte hmotnosť zložky celkovou hmotnosťou.
4. Výsledok vynásobte číslom 100, aby ste získali percento.

Hmotnostné percento vždy leží medzi hodnotami 0 % a 100 %. Výsledok mimo tohto rozsahu znamená, že celková hmotnosť bola zmeraná nesprávne alebo hmotnosť zložky bola zadaná ako väčšia než celková hmotnosť.

V zmesi s viacerými zložkami sa hmotnostné percentá všetkých zložiek sčítajú na 100 %. Ide o užitočnú kontrolu: ak sa percentá viaczložkovej zmesi sčítajú na 97 % alebo 103 %, jedno z meraní je nesprávne.

Vzorový príklad

Príklad 1: Fyziologický roztok. Laboratórny technik rozpustí vo vode 25 g chloridu sodného, aby pripravil 100 g celkového roztoku.

Hmotnostné percento = (25 g / 100 g) × 100 % = 25 %

Príklad 2: Zloženie tablety. Tableta váži 200 mg a obsahuje 5 mg účinnej látky.

Hmotnostné percento = (5 mg / 200 mg) × 100 % = 2,5 %

Zvyšných 97,5 % tvoria spojivá a plnivá, teda neúčinné zložky, ktoré držia tabletu pohromade.

Príklad 3: Bronzová zliatina. Vzorka bronzu obsahuje 750 g medi pri celkovej hmotnosti 1000 g.

Hmotnostné percento = (750 g / 1000 g) × 100 % = 75 %

Príklad 4: Cukor v cereálnej tyčinke. Cereálna tyčinka s hmotnosťou 125 g obsahuje 15 g cukru.

Hmotnostné percento = (15 g / 125 g) × 100 % = 12 %

Súvisiace vzorce

Výpočet hmotnosti zložky z cieľového hmotnostného percenta (P) a celkovej hmotnosti:

M_zložky = (P × M_celková) ÷ 100

Príklad: výrobok s hmotnosťou 125 g, ktorý obsahuje 12 % cukru podľa hmotnosti, obsahuje (12 × 125) ÷ 100 = 15 g cukru.

Výpočet celkovej hmotnosti potrebnej na dosiahnutie cieľového hmotnostného percenta:

M_celková = (M_zložka × 100) ÷ P

Príklad: na prípravu zmesi s obsahom 2,5 % liečiva z 5 g liečiva je potrebná celková hmotnosť (5 × 100) ÷ 2,5 = 200 g.

Používanie kalkulačky hmotnostného percenta

Zadajte hmotnosť zložky a celkovú hmotnosť zmesi. Obe polia sú označené v gramoch, ale možno použiť ľubovoľnú jednotku hmotnosti, ak je v oboch poliach rovnaká, pretože jednotka sa pri delení vykráti. Kalkulačka vydelí hmotnosť zložky celkovou hmotnosťou, vynásobí výsledok číslom 100 a zobrazí hmotnostné percento zaokrúhlené na dve desatinné miesta. Pruh pod výsledkom zobrazuje rovnaký pomer so značkami 0 %, 50 % a 100 %. Tlačidlo kopírovania skopíruje výsledok. Tlačidlo obnovenia nastaví polia na vzorové hodnoty 25 g a 100 g, ktoré dávajú výsledok 25 %.

Prázdne pole zobrazí výzvu na zadanie hodnôt, nie červenú chybovú hlášku. Kalkulačka zobrazí chybu pri zápornej hmotnosti, nulovej celkovej hmotnosti a hmotnosti zložky väčšej než celková hmotnosť. Pole, ktoré neobsahuje platné číslo, sa označí vedľa daného poľa. Kalkulačka nedokáže odhaliť jednu bežnú chybu: zmiešanie hmotnosti s objemom. Ak sa kvapalina meria v mililitroch, pred zadaním ju najprv prepočítajte na hmotnosť pomocou jej hustoty.

Nezabudnite tiež, že zložka je súčasťou celkovej hmotnosti, nie je od nej oddelená. Ak sa 10 g soli rozpustí v 90 g vody, celková hmotnosť je 100 g, nie 90 g.

Hmotnostné percento v porovnaní s inými jednotkami koncentrácie

Hmotnostné percento je jedným z viacerých spôsobov vyjadrenia koncentrácie a každý z nich sa hodí na iné situácie.

• Objemové percento (v/v %) sa bežne používa pri miešaní kvapalín, napríklad pri vyjadrení obsahu alkoholu v nápoji. Meria sa jednoduchšie odmerkou než váhou, ale s teplotou sa mierne mení, pretože kvapaliny sa pri zahrievaní rozpínajú.
• Molarita (mol/L) vyjadruje počet molekúl na objem roztoku. Chemici ju používajú pri reakciách, pretože reakcie závisia od počtu prítomných molekúl, nie od ich hmotnosti.
• Molalita (mol/kg) vyjadruje počet molekúl na hmotnosť rozpúšťadla. Keďže používa hmotnosť, nie objem, s teplotou sa nemení, vďaka čomu je užitočná pri presnej fyzikálnej chemii.
• Diely na milión (ppm) a diely na miliardu (ppb) vyjadrujú veľmi malé koncentrácie, ktoré sa bežne používajú pri skúškach životného prostredia. Vynásobením hmotnostného percenta číslom 10 000 ho prepočítate na ppm.
• Molový zlomok porovnáva počet molekúl jednej látky s celkovým počtom prítomných molekúl. Používa sa v termodynamike a pri výpočtoch fázovej rovnováhy.

Hmotnostné percento sa uprednostňuje vtedy, keď je cieľom jednoduché a teplotne stabilné vyjadrenie zloženia podľa hmotnosti, napríklad pri opise zliatiny, farmaceutickej formulácie alebo zoznamu zložiek potraviny.

História

Pred zavedením presných váh metalurgovia spájali meď a cín na výrobu bronzu podľa približných pomerov, nie presných percent. Kvantitatívna chémia sa sformovala koncom 1700. rokov vďaka práci Antoina Lavoisiera, ktorého pokusy ukázali, že hmotnosť sa pri chemických reakciách zachováva. Tento princíp umožnil opisovať zloženie látky pomocou presného váženia.

Počas 1800. rokov chemici štandardizovali metódy merania zloženia a hmotnostné percento sa stalo bežným spôsobom uvádzania výsledkov, pretože mu bolo ľahké porozumieť: uvedené percento znamenalo daný počet gramov z každých 100 gramov. Elektronické váhy vyvinuté v 20. storočí výrazne zvýšili presnosť týchto meraní a podporili oblasti, ako je farmaceutická výroba, v ktorej sa množstvá zložiek musia presne kontrolovať.

Často kladené otázky

Na čo sa používa hmotnostné percento? Vyjadruje koncentráciu látky v zmesi podľa hmotnosti. Používa sa v chémii, farmácii, označovaní potravín a metalurgii na určenie toho, aká časť hmotnosti zmesi pripadá na jednu zložku.

Ako sa hmotnostné percento líši od objemového percenta? Hmotnostné percento je podiel hmotnosti a hmotnosti, zatiaľ čo objemové percento je podiel objemu a objemu. Hmotnosť sa s teplotou nemení, preto je hmotnostné percento stabilnejšie. Objem sa pri zmene teploty môže zväčšiť alebo zmenšiť, takže objemové percento sa môže mierne meniť.

Môže byť hmotnostné percento vyššie ako 100 %? Nie. Hmotnosť zložky nemôže byť väčšia než celková hmotnosť zmesi, ktorá ju obsahuje, pretože celková hmotnosť zahŕňa aj túto zložku. Výsledok vyšší než 100 % znamená, že bolo nesprávne zadané niektoré meranie.

Musia mať hmotnosť zložky a celková hmotnosť rovnakú jednotku? Áno. Obe hodnoty musia byť vyjadrené v rovnakej jednotke hmotnosti, napríklad v gramoch alebo kilogramoch. Na konkrétnej jednotke nezáleží, pretože sa pri delení vykráti.

Čo ak je hmotnostné percento veľmi malé? Pri koncentráciách nižších než približne 0,01 % sa zvyčajne ľahšie číta počet častíc na milión (ppm) alebo počet častíc na miliardu (ppb). Hmotnostné percento prepočítate na ppm vynásobením číslom 10 000.

Dá sa hmotnostné percento použiť pri plynoch? Áno, ale pri plynoch sa častejšie používa objemové percento alebo molové percento, pretože množstvo plynu sa zvyčajne meria podľa objemu. Hmotnostné percento sa stále používa pri časticiach rozptýlených vo vzduchu, napríklad pri prachu alebo aerosólovom znečistení.

Zdroje

1. National Institute of Standards and Technology, Jednotky SI
2. American Chemical Society, Lavoisier a zákon zachovania hmotnosti
3. Chemistry LibreTexts, Hmotnostné percento
4. Purdue University Chemistry, Percentuálne zloženie