Калькулятор масової частки - Розрахунок відсотка маси в сумішах

Що таке масова частка у відсотках?

Масова частка у відсотках, яку також називають масовим відсотком або відсотком за масою (маса/маса), — це маса одного компонента в суміші, поділена на загальну масу суміші та помножена на 100. Вона показує, яка частка маси суміші припадає на один інгредієнт, наприклад сіль у сольовому розчині або мідь у бронзовому сплаві.

Масова частка у відсотках не змінюється з температурою, оскільки сама маса не розширюється і не стискається під час нагрівання чи охолодження. Тому це стабільний спосіб описувати концентрацію, на відміну від вимірювань, що ґрунтуються на об’ємі.

Формула масової частки у відсотках

$\text{Масова частка у відсотках} = \frac{\text{Маса компонента}}{\text{Загальна маса суміші}} \times 100\%$

• Маса компонента: маса окремої речовини, яку вимірюють.
• Загальна маса суміші: сукупна маса всіх речовин у суміші, включно із самим компонентом.

Обидві маси мають бути виражені в однакових одиницях, наприклад у грамах або кілограмах. Одиниця скорочується під час ділення, тому результатом буде звичайний відсоток незалежно від використаної одиниці, якщо в обох випадках вона однакова.

Як обчислити масову частку у відсотках

1. Зважте компонент. Це інгредієнт, частку якого потрібно визначити.
2. Зважте всю суміш. До неї входить компонент і все, що з ним змішано.
3. Поділіть масу компонента на загальну масу.
4. Помножте результат на 100, щоб отримати відсоток.

Масова частка у відсотках завжди перебуває в межах від 0% до 100%. Результат поза цим діапазоном означає, що загальну масу виміряно неправильно або масу компонента введено більшою за загальну масу.

У суміші з кількома компонентами масові частки всіх компонентів у відсотках у сумі дорівнюють 100%. Це корисна перевірка: якщо відсотки для багатокомпонентної суміші в сумі дають 97% або 103%, одне з вимірювань неправильне.

Приклад обчислення

Приклад 1: сольовий розчин. Лаборант розчиняє 25 г хлориду натрію у воді, щоб отримати 100 г розчину загальною масою.

Масова частка у відсотках = (25 г / 100 г) × 100% = 25%

Приклад 2: склад таблетки. Маса таблетки становить 200 мг, і вона містить 5 мг діючої речовини.

Масова частка у відсотках = (5 мг / 200 мг) × 100% = 2,5%

Інші 97,5% становлять зв’язувальні та наповнювальні речовини — неактивні інгредієнти, які утримують таблетку разом.

Приклад 3: бронзовий сплав. Зразок бронзи містить 750 г міді за загальної маси 1000 г.

Масова частка у відсотках = (750 г / 1000 г) × 100% = 75%

Приклад 4: цукор у зерновому батончику. Зерновий батончик масою 125 г містить 15 г цукру.

Масова частка у відсотках = (15 г / 125 г) × 100% = 12%

Пов’язані формули

Обчислення маси компонента за заданою масовою часткою у відсотках (P) і загальною масою:

M_компонента = (P × M_загальна) ÷ 100

Приклад: продукт масою 125 г, у якому за масою міститься 12% цукру, містить (12 × 125) ÷ 100 = 15 г цукру.

Обчислення загальної маси, необхідної для заданої масової частки у відсотках:

M_загальна = (M_компонента × 100) ÷ P

Приклад: щоб виготовити препарат із масовою часткою 2,5%, використовуючи 5 г лікарського засобу, потрібна загальна маса (5 × 100) ÷ 2,5 = 200 г.

Використання калькулятора масової частки у відсотках

Введіть масу компонента та загальну масу суміші. Обидва поля позначені в грамах, але можна використовувати будь-яку одиницю маси, якщо в обох полях використано однакову, оскільки одиниця скорочується під час ділення. Калькулятор ділить масу компонента на загальну масу, множить на 100 і показує масову частку у відсотках, округлену до двох знаків після коми. Смужка під результатом показує ту саму пропорцію з позначками 0%, 50% і 100%. Кнопка копіювання копіює результат. Кнопка скидання повертає в поля прикладові значення 25 г і 100 г, які дають 25%.

Порожнє поле викликає запит на введення значень, а не повідомлення про помилку червоного кольору. Калькулятор показує помилку для від’ємної маси, загальної маси, що дорівнює нулю, і маси компонента, більшої за загальну масу. Поле з некоректним числом позначається поруч із цим полем. Калькулятор не може виявити одну поширену помилку: змішування маси з об’ємом. Якщо рідину вимірюють у мілілітрах, спочатку перетворіть об’єм на масу за її густиною, а потім введіть значення.

Також пам’ятайте, що компонент є частиною загальної маси, а не додається до неї окремо. Якщо 10 г солі розчинити в 90 г води, загальна маса становитиме 100 г, а не 90 г.

Масова частка у відсотках та інші одиниці концентрації

Масова частка у відсотках — один із кількох способів вираження концентрації, і кожен із них підходить для різних ситуацій.

• Об’ємна частка у відсотках (v/v%) поширена під час змішування рідин, наприклад для позначення вмісту алкоголю в напої. Її легше вимірювати мірною склянкою, ніж вагами, але вона трохи змінюється з температурою, оскільки рідини розширюються під час нагрівання.
• Молярність (mol/L) — це кількість молекул в одиниці об’єму розчину. Хіміки використовують її для реакцій, оскільки реакції залежать від кількості наявних молекул, а не від їхньої маси.
• Моляльність (mol/kg) — це кількість молекул на одиницю маси розчинника. Оскільки вона використовує масу, а не об’єм, то не змінюється з температурою, що робить її корисною для точних досліджень фізичної хімії.
• Частини на мільйон (ppm) і частини на мільярд (ppb) описують дуже низькі концентрації, поширені в екологічних дослідженнях. Множення масової частки у відсотках на 10 000 перетворює її на ppm.
• Мольна частка порівнює кількість молекул однієї речовини із загальною кількістю наявних молекул. Її використовують у термодинаміці та розрахунках фазової рівноваги.

Масову частку у відсотках обирають, коли потрібен простий і стабільний щодо температури показник складу за масою, наприклад для опису сплаву, фармацевтичної рецептури або переліку харчових інгредієнтів.

Історія

До появи точних ваг металісти поєднували мідь і олово для виготовлення бронзи в приблизних співвідношеннях, а не за точними відсотками. Кількісна хімія сформувалася наприкінці 1700-х років завдяки працям Антуана Лавуазьє, чиї експерименти показали, що маса зберігається під час хімічних реакцій. Цей принцип дав змогу описувати склад речовини за допомогою точного зважування.

Протягом 1800-х років хіміки стандартизували методи вимірювання складу, і відсоток за масою став поширеним способом подання результатів, оскільки його було легко зрозуміти: зазначений відсоток означав відповідну кількість грамів із кожних 100 грамів. Електронні ваги, розроблені у 20-му столітті, зробили ці вимірювання значно точнішими, підтримавши такі галузі, як фармацевтичне виробництво, де кількість інгредієнтів потрібно ретельно контролювати.

Поширені запитання

Для чого використовують масову частку у відсотках? Вона описує концентрацію речовини в суміші за масою. Її використовують у хімії, фармації, маркуванні харчових продуктів і металургії, щоб указати, яка частина маси суміші припадає на один інгредієнт.

Чим масова частка у відсотках відрізняється від об’ємної? Масова частка у відсотках — це відношення маси до маси, а об’ємна — відношення об’єму до об’єму. Маса не змінюється з температурою, тому масова частка стабільніша. Об’єм може розширюватися або стискатися зі зміною температури, тому об’ємна частка може трохи змінюватися.

Чи може масова частка у відсотках перевищувати 100%? Ні. Маса компонента не може бути більшою за загальну масу суміші, що його містить, оскільки загальна маса включає компонент. Результат понад 100% означає, що вимірювання введено неправильно.

Чи мають маса компонента й загальна маса бути виражені в однакових одиницях? Так. Обидва значення мають бути виражені в однаковій одиниці маси, наприклад у грамах або кілограмах. Конкретна одиниця не має значення, оскільки вона скорочується під час ділення.

Що робити, якщо масова частка у відсотках дуже мала? Для концентрацій нижче приблизно 0,01% зазвичай легше використовувати частини на мільйон (ppm) або частини на мільярд (ppb). Помножте масову частку у відсотках на 10 000, щоб перетворити її на ppm.

Чи можна використовувати масову частку у відсотках для газів? Так, але для газів частіше використовують об’ємну або мольну частку, оскільки кількість газу зазвичай вимірюють за об’ємом. Масову частку у відсотках і далі використовують для завислих у повітрі частинок, наприклад пилу або аерозольних забруднювачів.

Джерела

1. Національний інститут стандартів і технологій, одиниці SI
2. Американське хімічне товариство, Лавуазьє та закон збереження маси
3. Chemistry LibreTexts, масова частка у відсотках
4. Хімічний факультет Університету Пердью, відсотковий склад