质量分数
在化学领域里,混合物中某种物质的质量分数[1][2](mass fraction),是该物质质量 与混合物总质量 的比 (或表为 )[3]。
用公式表示,质量分数为:
设此混合物含有 N 种物质,混合物总质量 即为:
而按定义可知,混合物中所有物质的质量分数总和为1:
质量百分浓度(percentage by mass[4],mass percentage concentration[5][6])又称重量百分浓度,缩写 wt%,是以百分比(属于一种无量纲)来表示混合物中某成分浓度的方法。其他无量纲的浓度,如摩尔百分浓度(摩尔数相对总摩尔数的百分比,符号 mol%)及体积百分浓度(体积相对总体积的百分比,符号 vol%)。
在元素分析中,质量百分浓度也可以指在化合物中某一元素质量占的比例,可以用来计算化合物的实验式[7]或化学式[8]。
“溶液”的质量百分浓度,一般其实就是指“溶质”的质量百分浓度,是溶液中所含溶质质量与溶液质量的百分比;一般可以重量表示,即溶质重量除以溶剂和溶质总重量之百分比的数值。
词语及相关词语
“百分浓度”[9](percentage concentration)是不精确的称呼,即以分母为 100 的“质量(或体积、摩尔)百分比”(percentage by mass)来表示质量分数(或体积分数、摩尔分数),为后者的变化形。此不正确的名称存在于一些小学/国中的教科书中。
“百分溶液”(percentage solution)或“溶液百分比”,其正确的称呼应为“质量百分浓度”(m/m = m% = 溶质质量/混合物总质量)或“体积百分浓度”(v/v = v% = 溶质体积/混合物总体积);不过,“溶液百分比”一词还是常出现。
在生物学中,单位 "%" 有时会用来表示浓度,称为“质量/体积浓度”;例如若溶液中有 1克的溶质,总体积为 100 mL,有时会标示为 "1 %" 或 "1 % m/v" (质量/体积),其实这是不正确的,因为单位 "%" 为无量纲量,只能用来标示无因次的量。此浓度单位正确的写法,应该是 g/mL。
性质
质量百分浓度不受温度的影响。
和其他浓度单位的关系
质量浓度
溶液中成分的质量百分浓度是其成分 i 在溶液中的质量浓度 和溶液密度 的比值:
体积莫耳浓度
质量百分浓度和体积莫耳浓度的关系类似质量百分浓度和质量浓度的关系,将上式用体积莫耳浓度取代即可:
其中 是成分 的分子量。
摩尔分数
摩尔分数 可以用下式计算:
其中
- 为成分 的分子量
- 为混合物的平均分子量。
将上式的平均分子量用各成份的分子量取代,可得:
空间浓度差异及扩散
若混合物在不同位置的质量百分浓度不同,其质量百分浓度的梯度会产生扩散作用。
参考资料
- ^ 质量分数. 术语在线. 全国科学技术名词审定委员会. (简体中文)
- ^ 質量分數. 乐词网. 国家教育研究院. (繁体中文)
- ^ 国际纯化学和应用化学联合会,化学术语概略,第二版。(金皮书)(1997)。在线校正版: (2006–) "mass fraction"。doi:10.1351/goldbook.M03722
- ^ Neil D. Jespersen; Alison Hyslop. Chemistry: The Molecular Nature of Matter. John Wiley & Sons. 2021: 126. ISBN 9781119130284.
- ^ 質量百分濃度. 乐词网. 国家教育研究院. (繁体中文)
- ^ 质量百分浓度. 术语在线. 全国科学技术名词审定委员会. (简体中文)
- ^ Khan Academy. khanacademy.org. [2015-03-13]. (原始内容存档于2010-07-17).
- ^ Anne Marie Helmenstine, Ph.D. How to Calculate Mass Percent Composition. About.com Education. [2015-03-13]. (原始内容存档于2011-07-07).
- ^ 存档副本. [2022-04-30]. (原始内容存档于2022-04-30).