массовая доля что такое в химии

Массовая доля вещества

Но все становится намного веселее, если поискать примеры химических реакций вокруг нас.

Костер в летнем походе, сквашивание овощей, изменение вкуса любимых блюд с помощью соли или сахара — это все химия.

Сегодня мы разберем одну из базовых тем «Массовая доля вещества в растворе».

Если хорошо изучить тему и научиться быстро решать задачи, можно не только определить, сколько ложек сахара бабушка добавила в свой чай, но и находить ответы на сложные криминалистические задачи.

Но перед тем, как приступить к практической части, стоит разобраться с теорией.

ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ

Основными терминами в этой теме будут:

Раствор — однородная смесь различных веществ в жидком виде.

Компоненты — вещества, которые подлежат смешиванию для получения раствора.

Растворитель — жидкий компонент, к которому добавляют субстанции для получения раствора.

Растворенное вещество — твердые или жидкие вещества, которые добавляют к растворителю для получения раствора.

Массовая доля — отношение массы вещества к массе раствора, в котором оно содержится.

Концентрация — отношение количества растворенного вещества к растворителю, выраженное в процентах.

Когда мы смешиваем между собой жидкости, которые идеально растворяются друг в друге, например воду и спирт, то можем любой из этих компонентов считать растворителем. Однако традиционно в водных растворах вода является растворителем, а второй ингредиент — растворенным веществом.

Массовая доля вещества обозначается буквой греческого алфавита ω — омега. Чтобы ее определить, используется формула для вычисления массовой доли вещества.

ω (в-ва)= m (в-ва)/ m (р-ра) (1)

В этом равенстве массовая доля принимает значение от 0 до 1.

Однако в задачах чаще используется процентное соотношение, которое получается по следующей формуле:

ω (в-ва)= m (в-ва)/ m (р-ра)*100% (2)

Масса раствора равна сумме его компонентов.

В случае двухкомпонентного раствора массовая доля растворенного вещества и массовая доля растворителя в сумме дают 100%

Масса раствора находится сложением масс компонентов, входящих в раствор

Для успешного решения задачи на определение массовой доли вещества в растворе следует вспомнить еще одну формулу, которая связывает массу вещества, его объем и плотность.

Напомним, что плотность воды составляет 1 г/мл. Это значит, что 100 мл воды весит ровно 100 гр.

Электронная форма учебника (ЭФУ) Химия. 8 класс включена в состав учебно-методического комплекта (УМК) по предмету Химия 8 класса Габриелян О. С. Химия. 8 класс соответствует требованиям Федерального государственного образовательного стандарта. ЭФУ рекомендована Министерством образования и науки Российской Федерации.

Итак, с теорией разобрались. Переходим к практике.

Дано: Директор школы подозревает, что один из его поваров нечист на руку и ворует сахарозу, которая предназначена для школьных завтраков. Вы работаете экспертами-криминалистами в лаборатории и для исследования вам доставили три стакана с растворами, выданными школьникам в три разных дня.

1. Сначала определяем растворитель и растворенное вещество.

В нашем случае это вода и сахароза соответственно.

2. Используя формулу (2) составляем уравнение для первого раствора.

ω (сахарозы)= m (сахарозы)/m (р-ра)*100%

х=20 (г) — сахарозы содержится в первом стакане.

3. Аналогично находим содержание сахарозы в остальных стаканах.

Ответ : В первом растворе содержится 20 граммов сахарозы, во втором 16 граммов, а в третьем всего 10 граммов. Учитывая это, можно предположить, что третий повар ворует больше всех. А вот словить его за руку – задача специалистов другого профиля.

На ферме по выращиванию крокодилов опытным путем установили, что лучше всего крокодилы развиваются в 7% растворе NaСl. Работник фермы оставил на подоконнике склянку со 100 граммами 2% раствора и склянку с 200 граммами 4% раствора. Уборщице тете Мане нужна была пустая склянка, чтобы полить цветы, и она слила растворы в одну емкость. Необходимо определить, сколько граммов NaСl нужно добавить к полученному раствору, чтобы получить 7% раствор.

Задачу лучше решать с помощью таблицы.

2% р-р	4% р-р	х%р-р	7%р-р
m (в-ва)
m (р-ра)
ω (в-ва)

1. Заполняем известные данные.

100+200 = 300 г ( масса полученного раствора и масса нужного 7% раствора)

2% р-р	4% р-р	х%р-р	7%р-р
m (в-ва)
m (р-ра)	100	200	300	300
ω (в-ва)	2%	4%	Х	7%

2. Используя формулу (2), рассчитываем массу вещества в 2% и 4% растворах.

ω (в-ва)= m (в-ва)/ m (р-ра)*100% (2)

математически преобразовываем формулу, чтобы найти неизвестное.

m (в-ва)=ω (в-ва)/100%* m (р-ра)

х=2 (г) — содержалось в первом растворе

х=8 (г) — содержалось во втором растворе

3. Определяем, сколько граммов содержится в третьем растворе

2+8=10 (г) — содержится в третьем растворе.

4. Определяем, сколько граммов NaСl должно быть в четвертом растворе.

х=21 (г) — должно содержаться в третьем растворе

2% р-р	4% р-р	х%р-р	7%р-р
m (в-ва)	2	8	10	21
m (р-ра)	100	200	300	300
ω (в-ва)	2%	4%	Х	7%

5. Определяем, сколько граммов NaСl нужно добавить в третий раствор, чтобы получить нужную концентрацию.

Ответ: 11 граммов NaСl нужно добавить в третий раствор, чтобы получить 7% концентрацию.

Источник

Определение молярной концентрации вещества

В результате деления целого предмета на части образуются его доли. Они могут быть равными либо нет. В химии существует понятие «массовая доля». Оно характеризует соотношение масс компонентов и выражается в долях единицы или процентах.

Массовая доля в химии — что это за параметр

Массовой долей компонента называется отношение его массы к массе смеси.

Другими словами, массовая доля части в целом расценивается как ее отношение к сумме масс всех, составляющих эту смесь, компонентов.

Для обозначения данного параметра введен символ ω (омега). ω может иметь процентное выражение либо измерятся в долях единицы.

Любая смесь (жидкая, твердая, газообразная) состоит из компонентов, сумма масс которых равна массе смеси. Их количество в единице объема конечного вещества различно. При приготовлении составов используются установленные рецептуры с соотношением компонентов. В смесях природного происхождения состав зависит от условий внешней среды.

Например, атмосферный воздух населенного пункта, имеющего производственный комбинат, будет различным по составу над жилой зоной и в радиусе выбросов в атмосферу производственных газов. Каждый из этих газов составляет в выбросах определенный процент. Зная его, а также общую массу выбросов, можно определить массу каждого компонента воздушной смеси и сравнить ее с аналогичными параметрами воздушных масс над жилой зоной.

На таком же принципе основаны экологические исследования состава вод открытых водоемов, сплавов, концентратов в пищевой промышленности, фармацевтических препаратов и т.д.

Понятие «массовая доля» хоть и является аналогичным понятиям «объемная доля» или «молярность», но отлично тем, что при ее определении используются именно массы компонентов и смеси в целом.

Умение определять массовую долю важно, например, если нужно рассчитать, сколько бензина можно получить из нефти определенной массы или какое количество каждого компонента взять для приготовления синтетических материалов.

От массовых долей компонентов раствора зависит его плотность, что очень важно в химическом производстве. Плотность вещества рассчитывают на основании формулы:

m вещества = ρ вещества × V вещества

Исходя из этой формулы, если плотность воды 1 г/мл, то 1 мл воды будет иметь массу 1 г.

Вычисление массовой доли элемента в веществе

Чтобы определить массовую долю вещества в смеси, следует высчитать соотношение его массы к массе всей смеси. Математически это выражение записывается так:

ω вещества = m вещества ÷ m смеси

Такой метод можно применить и для определения массовой доли элемента в каком-либо веществе. Формула аналогична:

ω элемента = M элемента ÷ M вещества

Например, перед исследователем стоит задача определить массовую долю водорода в этиловом спирте. На первом этапе, исходя из формулы этанола, нужно рассчитать его молярную (относительную молекулярную) массу:

Затем, зная, что относительная атомная масса шести атомов водорода равна 6, составляется выражение:

Полученный результат является безразмерным, но может быть выражен в процентах. Для этого цифра умножается на 100%, и получается 13%.

Трактовка результата задачи следующая: в каждом грамме этилового спирта содержится 0,13 г водорода. Соответственно, с увеличением массы спирта увеличивается и масса содержащегося в нем водорода. Например, в 10 г этанола содержится 1,3 г водорода.

В случае двухкомпонентного раствора его масса будет равна сумме масс растворителя и растворенного вещества. Растворителем при этом часто выступает вода.

Формула молярной концентрации, единица измерения

Под молярной концентрацией понимают количество вещества в единице объема раствора

Используя формулу молярной концентрации, можно проводить различные расчеты.

Решение. Известно, что массовая доля глицерина в растворе с такой плотностью равна 40,36%.

Какова молярность воды при температуре 25°C?

На первом этапе определяем массу и количество воды. На втором — искомую молярную концентрацию воды.

Как перевести одну концентрацию в другую

Концентрация раствора — это количество вещества, содержащееся в единице объема (массы раствора).

В жизни человека окружает много растворов. Они представляют собой однородные устойчивые смеси, состоящие из нескольких компонентов.

Растворы бывают жидкими, твердыми и газообразными.

Состав растворов можно описать с помощью качественных и количественных характеристик. Качественные характеристики состава раствора:

Количественными характеристиками являются молярность, нормальность, массовая доля, моляльность, а также титр и мольная доля.

Часто на практике стоит задача перевода одной величины, выражающей состав раствора, в другую. Рассмотрим способ перевода массовой доли в молярную и нормальную концентрацию, а также рассчитаем моляльность, молярность и титр раствора.

Теперь найдем молярность и нормальность раствора:

В заключение найдем моляльность и титр раствора.

На практике, чтобы определить искомые величины, часто пользуются таблицей перевода одной концентрации в другую. Выглядит она следующим образом:

Когда решается задача пересчета массовой доли (или процентной концентрации вещества) в молярную концентрацию, нужно иметь в виду, что массовая доля определяется на основе массы раствора. В то же время для вычисления молярной концентрации, помимо массы, необходимо знать объем или плотность раствора.

В химии существуют общие формулы перевода концентраций. Так, используя вышеприведенные обозначения, формула перевода массовой доли в молярную или нормальную концентрацию имеет следующий вид:

Источник

Массовая ⭐️ доля в химии

Виды количественных характеристик

На практике для описания растворов применяют несколько различных количественных характеристик указывающих на массовый (массовая часть, ww w ), объемный (объемная часть, ф\text <ф>ф ) мольный (мольная часть, χχ χ ) составы.

Видео

Мольная доля

где χ(X)χ(X) χ ( X ) – собственно мольная доля компонента XX X ;

Сумма мольных долей всех компонентов раствора так же равна 1 или 100%.

Для элементарного анализа массовая доля (или массовый процентный состав) также может относиться к отношению массы одного элемента к общей массе соединения. Его можно рассчитать для любого соединения, используя его эмпирическую формулу или ее химическую формулу.

Сумма долей компонентов всегда составляет 1 или 100%.

Нахождение массовой доли вещества в смесях и растворах

Массовая доля химического соединения в смеси или растворе определяется по той же формуле, только в числителе будет масса вещества в растворе (смеси), а в знаменателе — масса всего раствора (смеси):

Следует обратить внимание, что массовая концентрация — это отношение массы вещества к массе всего раствора, а не только растворителя.

Например, растворили 10 г поваренной соли в 200 г воды. Нужно найти процентную концентрацию соли в полученном растворе.

Для определения концентрации соли нам нужна m раствора. Она составляет:

m (р-ра) = m (соли) + m (воды) = 10 + 200 = 210 (г).

Находим массовую долю соли в растворе:

Таким образом, концентрация поваренной соли в растворе составит 4,76%.

Если в условии задачи дается не m, а объем раствора, то его нужно перевести в массу. Делается это обычно через формулу для нахождения плотности:

где m — масса вещества (раствора, смеси), а V — его объем.

Такую концентрацию используют чаще всего. Именно ее имеют в виду (если нет отдельных указаний), когда пишут о процентном содержании веществ в растворах и смесях.

Связь с другими способами выражения концентрации

Формула перехода от массовой доли к молярности:

где С_М – молярная концентрация раствора моль/л; ρ – плотность раствора, г/л; — массовая доля растворенного вещества в процентах ; M – молярная масса растворенного вещества, г/моль.

Формула перехода от массовой доли к титру:

где Т – титр раствора г/мл; ρ – плотность раствора, г/мл; — массовая доля растворенного вещества в процентах.

Формула молярной концентрации, единица измерения

Если в 1 литре раствора содержится известное количество молей одного из компонентов, то всегда можно рассчитать молярность такого раствора. Молярность, или молярная концентрация, измеряется в моль/дм3 илимоль/л. Также единицы измерения иногда обозначаются как М.

К примеру, для раствора серной кислоты, содержащего в одном литре 2мольН2SO4, молярная концентрация может быть обозначена как 2МН2SO4.

В формуле СМ обозначена молярная концентрация вещества или молярность,n— количество вещества,V — объем всего раствора. Получаемая в результате расчетов величина измеряется в моль/л.

Можно выразить молярную концентрацию через массу и объем. Зная, чтоn=m/M, получаем нужную формулу:

Источник

Как найти массовую долю вещества по формуле

В химии она рассчитывается:

Формула для нахождения такая:

Нахождение массовой доли химического элемента

Массовая доля химического элемента в веществе находится по отношению атомной массы химического элемента, умноженной на количество его атомов в этом соединении, к молекулярной массе вещества.

Например, для определения w кислорода (оксигена) в молекуле углекислого газа СО2 вначале найдем молекулярную массу всего соединения. Она составляет 44. В молекуле содержится 2 атома кислорода. Значит w кислорода рассчитываем так:

w(O) = (Ar(O) · 2 ) / Mr(СО2)) х 100%,

w(O) = ((16 · 2) / 44) х 100% = 72,73%.

w( H2O ) = ((18 · 5) / 250 ) · 100% = 36%

Нахождение массовой доли вещества в смесях и растворах

Для определения концентрации соли нам нужна m раствора. Она составляет:

m (р-ра) = m (соли) + m (воды) = 10 + 200 = 210 (г).

Находим массовую долю соли в растворе:

Таким образом, концентрация поваренной соли в растворе составит 4,76%.

Массовая доля примесей

В задачах часто дается концентрация примесей в веществе или вещества в его минералах. Следует обратить внимание на то, что концентрация (массовая доля) чистого соединения будет определяться путем вычитания из 100% доли примеси.

Соответственно, если написано, что в минерале содержится только 20% железа, то во все химические реакции и в химическом производстве будут участвовать именно эти 20%.

Например, для реакции с соляной кислотой взяли 200 г природного минерала, в котором содержание цинка 5%. Для определения массы взятого цинка пользуемся той же формулой:

из которой находим неизвестную m раствора:

m (Zn) = ( w · 100% ) / m (минер.)

m (Zn) = (5 · 100) / 200 = 10 (г)

То есть, в 200 г взятого для реакции минерала содержится 5% цинка.

Задача. Образец медной руды массой 150 г содержит сульфид меди одновалентной и примеси, массовая доля которых составляет 15%. Вычислите массу сульфида меди в образце.

Вначале найдем m примесей в образце руды. Для этого воспользуемся уже известной формулой:

m(примес.) = (15 · 150) / 100% = 22,5 (г).

Теперь по разности найдем количество сульфида в образце:

Вначале находим w соединения:

А теперь по ней, воспользовавшись той же формулой, что и в первом способе (формула А), найдем m сульфида меди:

m(Cu2S) = (85 · 150) / 100% = 127,5 (г).

Ответ: масса сульфида меди одновалентного в образце составляет 127,5 г.

Видео

Из видео вы узнаете, как правильно производить рассчеты по химическим формулам и как найти массовую долю.

Источник

Что такое мольная доля вещества? Как найти мольную долю?

Массовая доля в химии — что это за параметр

Массовой долей компонента называется отношение его массы к массе смеси.

m вещества = ρ вещества ×V вещества

Исходя из этой формулы, если плотность воды 1 г/мл, то 1 мл воды будет иметь массу 1 г.

Расчет концентрации раствора

Молярная концентрация

Формула для вычисления молярной концентрации (молярности):

где n — количество растворенного вещества в молях, V — объем раствора в литрах.

Пару слов о технике приготовления растворов нужной молярности. Очевидно, что если добавить к одному литру растворителя 1 моль вещества, общий объем раствора будет чуть больше одного литра, и потому будет ошибкой считать полученный раствор одномолярным. Чтобы этого избежать, первым делом добавляем вещество, а только потом доливаем воду, пока суммарный объем раствора не будет равным 1 л. Полезно будет запомнить приближенное правило аддитивности объемов, которое гласит, что объем раствора приближенно равен сумме объемов растворителя и растворенного вещества. Растворы многих солей приближенно подчиняются данному правилу.

Пример 1. Химичка дала задание растворить в литре воды 264 г сульфата аммония (NH₄)₂SO₄, а затем вычислить молярность полученного раствора и его объем, основываясь на предположении об аддитивности объемов. Плотность сульфата аммония равна 1,76 г/мл.

Пользуясь правилом аддитивности объемов, найдем окончательный объем раствора:

Число молей растворенного сульфата аммония равно:

Завершающий шаг! Молярность раствора равна:

Приближенным правилом аддитивности объемов можно пользоваться только для грубой предварительной оценки молярности раствора. Например, в примере 1, объем полученного раствора на самом деле имеет молярную концентрацию равную 1,8 М, т.е погрешность наших расчетов составляет 3,3%.

Моляльная концентрация

Наряду с молярностью, химики используют моляльность, или моляльную концентрацию, в основе которой учитывается количество использованного растворителя, а не количество образующегося раствора. Моляльная концентрация — это число молей растворенного вещества в 1 кг растворителя (а не раствора!). Моляльность выражается в моль/кг и обозначается маленькой буквой m. Формула для вычисления моляльной концентрации:

где n — количество растворенного вещества в молях, m — масса растворителя в кг

Для справки отметим, что 1 л воды = 1 кг воды, и еще, 1 г/мл = 1 кг/л.

Пример 2. Химичка попросила определить моляльность раствора, полученного при растворении 5 г уксусной кислоты C₂H₄O₂ в 1 л этанола. Плотность этанола равна 0,789 г/мл.

Число молей уксусной кислоты в 5 г равно:

Масса 1 л этанола равна:

Последний этап. Найдем моляльность полученного раствора:

Единица моляльности обозначается Мл, поэтому ответ также можно записать 0,106 Мл.

Закон Дальтона и парциальное давление

Как рассчитать мольную долю газа в смеси? Для этого достаточно знать общее количество частиц и их число для рассматриваемого компонента. Однако можно поступить иначе.

Мольную долю газа в смеси можно найти, зная его парциальное давление. Под последним понимают давление, которое создал бы данный компонент газовой смеси, если имелась бы возможность убрать все остальные составляющие. Если обозначить парциальное давление i-го компонента как P_i, а давление всей смеси как P, тогда формула мольной доли для этого компонента примет вид:

Поскольку сумма всех x_i равна единице, то можно записать следующее выражение:

Последнее равенство называется законом Дальтона, который так назван в честь британского ученого начала XIX века Джона Дальтона.

Закон парциального давления или закон Дальтона является прямым следствием из уравнения состояния для идеальных газов. Если атомы или молекулы в газе начинают взаимодействовать друг с другом (это происходит при высоких температурах и большом давлении), тогда закон Дальтона оказывается несправедлив. В последнем случае для расчета мольных долей компонентов необходимо пользоваться формулой через количество вещества, а не через парциальное давление.

Атомные проценты

При решении задач по химии часто исходные величины даются в атомных процентах. Например, в смеси кислорода с водородом последний составляет 60 атомных %. Это означает, что из 10 молекул смеси 6 будут соответствовать водороду. Поскольку мольная доля — это отношение количества атомов компонента к их общему числу, то атомные проценты являются синонимом рассматриваемого понятия.

Перевод долей в атомные проценты осуществляется простым их увеличением на два порядка. Например, 0,21 мольная доля кислорода в воздухе соответствует 21 атомному %.

Молярная (мольная) доля

Молярная (мольная) доля – отношения количества вещества в растворе к количеству всех веществ, образующих раствор.

Nx%=nx∑n×100%N_\%=\frac><\sum>\times 100\% N x % = ∑ n n x × 1 %

Концентрация бария хлорида в 100мл водного раствора равна 20%. Определите его мольную долю.

MBaCl2=208M_>=208 M B a C l 2 = 2 8 моль/л, MH2O=18M_O>=18 M H 2 O = 1 8 моль/л.

Решение:

Находим содержание воды:

ωH2O=100%−ωBaCl2=100%−20%=80%\omega _O>=100\%-\omega BaCl_<2>=100\%-20\%=80\% ω H 2 O = 1 % − ω B a C l 2 = 1 % − 2 % = 8 %

Т.к. объем раствора равен 100мл, то массы каждого компонента равны значениям массовой доли. Следовательно:

mBaCl2=20m_>=20 m B a C l 2 = 2 г

mH2O=80m_O>=80 m H 2 O = 8 г

Определим количество η\eta η для бария хлорида и воды:

Определяем мольную долю NBaCl2N_> N B a C l 2 :

Ответ: 9%

Моляльность

Моляльность – количество вещества в килограмме растворителя. Сm=ηxmС_=\frac<\eta _> С m = m η x моль/кг

В 300г воды растворили 20г калия гидроксида. Определите моляльную концентрацию раствора.

Решение: MKOH=98M_=98 M K O H = 9 8 г/моль.

Находим количество калия гидроксида:

Находим моляльность (граммы переводим в килограммы):

Источник