Kalkulator masnih deležev - Izračun utežnih deležev v zmeseh

Kaj je masni odstotek?

Masni odstotek, imenovan tudi utežni odstotek ali w/w%, je masa ene sestavine v zmesi, deljena s skupno maso zmesi in pomnožena z 100. Prikazuje, kolikšen delež mase zmesi predstavlja posamezna sestavina, na primer sol v slanici ali baker v bronasti zlitini.

Masni odstotek se s temperaturo ne spreminja, ker se masa pri segrevanju ali ohlajanju ne razteza in ne krči. Zato je stabilen način opisovanja koncentracije, drugače kot meritve, ki temeljijo na prostornini.

Formula za masni odstotek

$\text{Masni odstotek} = \frac{\text{Masa sestavine}}{\text{Skupna masa zmesi}} \times 100\%$

• Masa sestavine: masa posamezne snovi, ki jo merimo.
• Skupna masa zmesi: skupna masa vseh snovi v zmesi, vključno s samo sestavino.

Obe masi morata biti izraženi v isti enoti, na primer v gramih ali kilogramih. Enota se pri deljenju izniči, zato je rezultat navaden odstotek ne glede na uporabljeno enoto, če je ta pri obeh vrednostih enaka.

Kako izračunati masni odstotek

1. Izmerite maso sestavine. To je sestavina, katere delež želite ugotoviti.
2. Izmerite maso celotne zmesi. Ta vključuje sestavino in vse drugo, kar je z njo zmešano.
3. Maso sestavine delite s skupno maso.
4. Rezultat pomnožite z 100, da dobite odstotek.

Masni odstotek je vedno med 0 % in 100 %. Rezultat zunaj tega razpona pomeni, da je bila skupna masa izmerjena napačno ali da je bila masa sestavine vnesena kot večja od skupne mase.

V zmesi z več sestavinami se masni odstotki vseh sestavin seštejejo v 100 %. To je uporabna kontrola: če se odstotki večdelne zmesi seštejejo v 97 % ali 103 %, je ena od meritev napačna.

Primer izračuna

Primer 1: slanica. Laboratorijski tehnik raztopi 25 g natrijevega klorida v vodi, da pripravi 100 g celotne raztopine.

Masni odstotek = (25 g / 100 g) × 100 % = 25 %

Primer 2: sestava tablete. Tableta tehta 200 mg in vsebuje 5 mg učinkovine.

Masni odstotek = (5 mg / 200 mg) × 100 % = 2,5 %

Preostalih 97,5 % sestavljajo veziva in polnila, torej neaktivne sestavine, ki držijo tableto skupaj.

Primer 3: bronasta zlitina. Vzorec brona vsebuje 750 g bakra, skupna masa pa je 1000 g.

Masni odstotek = (750 g / 1000 g) × 100 % = 75 %

Primer 4: sladkor v žitni ploščici. Žitna ploščica, težka 125 g, vsebuje 15 g sladkorja.

Masni odstotek = (15 g / 125 g) × 100 % = 12 %

Povezane formule

Izračun mase sestavine iz ciljnega masnega odstotka (P) in skupne mase:

M_sestavine = (P × M_skupna) ÷ 100

Primer: izdelek, težak 125 g, ki vsebuje 12 % sladkorja glede na maso, vsebuje (12 × 125) ÷ 100 = 15 g sladkorja.

Izračun skupne mase, potrebne za ciljni masni odstotek:

M_skupna = (M_sestavine × 100) ÷ P

Primer: za pripravo formulacije z 2,5 % iz 5 g zdravila je potrebna skupna masa (5 × 100) ÷ 2,5 = 200 g.

Uporaba kalkulatorja masnega odstotka

Vnesite maso sestavine in skupno maso zmesi. Obe polji sta označeni v gramih, vendar je primerna katera koli enota mase, če je pri obeh uporabljena ista, saj se enota pri deljenju izniči. Kalkulator maso sestavine deli s skupno maso, rezultat pomnoži z 100 in prikaže masni odstotek, zaokrožen na dve decimalni mesti. Vrstica pod rezultatom prikazuje isto razmerje, označeno pri 0 %, 50 % in 100 %. Gumb za kopiranje kopira rezultat. Gumb za ponastavitev vrne polji na vzorčni vrednosti, 25 g in 100 g, ki dasta 25 %.

Prazno polje prikaže poziv za vnos vrednosti, ne pa rdeče napake. Kalkulator prikaže napako pri negativni masi, skupni masi nič in masi sestavine, večji od skupne mase. Polje, ki ne vsebuje veljavnega števila, je označeno ob tem polju. Kalkulator ne more zaznati pogoste napake: mešanja mase s prostornino. Če je tekočina izmerjena v mililitrih, jo pred vnosom najprej pretvorite v maso z uporabo njene gostote.

Ne pozabite tudi, da je sestavina del skupne mase, ne pa nekaj ločenega od nje. Če se 10 g soli raztopi v 90 g vode, je skupna masa 100 g, ne 90 g.

Masni odstotek v primerjavi z drugimi enotami koncentracije

Masni odstotek je eden od več načinov izražanja koncentracije, pri čemer je vsak primeren za drugačne okoliščine.

• Prostorninski odstotek (v/v%) je običajen pri mešanju tekočin, na primer pri določanju vsebnosti alkohola v pijači. Lažje ga je izmeriti z merilno posodo kot s tehtnico, vendar se s temperaturo nekoliko spreminja, ker se tekočine pri segrevanju raztezajo.
• Molarna koncentracija (mol/L) določa število molekul na prostornino raztopine. Kemiki jo uporabljajo pri reakcijah, saj so reakcije odvisne od števila prisotnih molekul, ne od njihove mase.
• Molalnost (mol/kg) določa število molekul na maso topila. Ker uporablja maso namesto prostornine, se s temperaturo ne spreminja, zato je uporabna pri natančnem delu na področju fizikalne kemije.
• Delci na milijon (ppm) in delci na milijardo (ppb) opisujejo zelo majhne koncentracije, običajne pri okoljskih analizah. Če masni odstotek pomnožite z 10.000, ga pretvorite v ppm.
• Molski delež primerja število molekul ene snovi s skupnim številom prisotnih molekul. Uporablja se pri termodinamičnih izračunih in izračunih faznega ravnotežja.

Masni odstotek je primeren, kadar je cilj preprosta in temperaturno stabilna mera sestave glede na maso, na primer pri opisu zlitine, farmacevtske formulacije ali seznama sestavin živila.

Zgodovina

Pred natančnimi tehtnicami so kovinarji baker in kositer združevali za izdelavo brona v približnih razmerjih, ne z natančnimi odstotki. Kvantitativna kemija se je razvila konec 1700s z delom Antoina Lavoisierja, katerega poskusi so pokazali, da se masa pri kemijskih reakcijah ohranja. To načelo je omogočilo opisovanje sestave snovi s skrbnim tehtanjem.

V 1800s so kemiki standardizirali metode za merjenje sestave, masni odstotek pa je postal običajen način poročanja o rezultatih, ker ga je bilo lahko razumeti: navedeni odstotek je pomenil toliko gramov na vsakih 100 gramov. Elektronske tehtnice, razvite v 20. stoletju, so te meritve naredile veliko natančnejše in podprle področja, kot je farmacevtska proizvodnja, kjer je treba količine sestavin natančno nadzorovati.

Pogosta vprašanja

Za kaj se uporablja masni odstotek? Opisuje koncentracijo snovi v zmesi glede na maso. Uporablja se v kemiji, farmaciji, označevanju živil in metalurgiji za določanje, kolikšen delež mase zmesi predstavlja ena sestavina.

Kako se masni odstotek razlikuje od prostorninskega odstotka? Masni odstotek deli maso z maso, prostorninski odstotek pa prostornino s prostornino. Masa se s temperaturo ne spreminja, zato je masni odstotek stabilnejši. Prostornina se lahko ob spremembi temperature razteza ali krči, zato se prostorninski odstotek lahko nekoliko spremeni.

Ali je masni odstotek lahko večji od 100 %? Ne. Masa sestavine ne more biti večja od skupne mase zmesi, ki jo vsebuje, saj skupna masa vključuje sestavino. Rezultat nad 100 % pomeni, da je bila meritev vnesena napačno.

Ali morata imeti masa sestavine in skupna masa isto enoto? Da. Obe vrednosti morata uporabljati isto enoto mase, na primer grame ali kilograme. Konkretna enota ni pomembna, saj se pri deljenju izniči.

Kaj pa, če je masni odstotek zelo majhen? Pri koncentracijah pod približno 0,01 % je običajno lažje odčitati delce na milijon (ppm) ali delce na milijardo (ppb). Masni odstotek pomnožite z 10.000, da ga pretvorite v ppm.

Ali se masni odstotek lahko uporablja za pline? Lahko, vendar sta pri plinih pogostejša prostorninski ali molski odstotek, saj se količine plinov običajno merijo glede na prostornino. Masni odstotek se še vedno uporablja za delce, suspendirane v zraku, na primer prah ali aerosolno onesnaženje.

Viri

1. Nacionalni inštitut za standarde in tehnologijo, enote SI
2. Ameriško kemijsko društvo, Lavoisier in zakon o ohranitvi mase
3. Chemistry LibreTexts, masni odstotek
4. Kemija Univerze Purdue, odstotna sestava