Условие задачи

Что такое массовая доля растворённого вещества? Сравните понятия «объёмная» и «массовая доля» компонентов смеси.

Решение

Эта задача относится к химии, а именно к вопросам концентраций растворов и состава смесей. Ниже приводится подробное решение с использованием соответствующих понятий и формул.

1. Определение массовой доли растворённого вещества

Массовая доля растворённого вещества – это отношение массы растворённого вещества (solute) к общей массе раствора. Если обозначить массу растворённого вещества буквой m₍solute₎, а массу раствора – m₍solution₎, то массовая доля x выражается формулой:

x = m₍solute₎ ÷ m₍solution₎

Часто её выражают в процентах, умножая результат на 100. Таким образом, массовая доля в процентах определяется так:

x% = (m₍solute₎ ÷ m₍solution₎) × 100 %

2. Сравнение понятий «объёмная» и «массовая доля» компонентов смеси

• Массовая доля определяется на основе масс компонентов смеси. При вычислении массовой доли учитываются только массы веществ и не зависит от их плотности. Это удобно, когда масса является мерой количества вещества или когда производится учет по весу. Например, в химическом анализе часто используют массовую долю, поскольку массы легко измеряются с высокой точностью.

• Объёмная доля определяется как отношение объёма компонента к общему объёму смеси. Если обозначить объём интересующего компонента как V₍component₎, а общий объём смеси – V₍total₎, то объёмную долю φ можно записать формулой:

φ = V₍component₎ ÷ V₍total₎

Или в процентах:

φ% = (V₍component₎ ÷ V₍total₎) × 100 %

Объёмная доля особенно актуальна, когда измерены объёмы (например, при приготовлении жидких смесей или газовых смесей). Однако следует отметить, что объёмы жидкостей и газов могут изменяться в зависимости от температуры и давления, а также объёмы могут не быть аддитивными при смешивании (в случае химических взаимодействий или свойств растворов).

Ключевые отличия:

– Единицы измерения: массовая доля использует массы (например, граммы или килограммы), а объёмная – объёмы (например, литры или кубические сантиметры).

– Зависимость от плотности: для перевода объёмной доли в массовую необходима информация о плотности компонентов смеси, так как массы и объёмы связаны соотношением: масса = плотность × объём.

– Применяемость: массовая доля более универсальна при учёте количества вещества, поскольку масса чаще является неизменной мерой, в то время как объём может изменяться при изменении условий окружающей среды.

Таким образом, понимание и выбор между массовой и объёмной долей зависят от того, какие величины измеряются в эксперименте и какие физико-химические свойства смеси имеют наибольшее значение.