10.10: Відсоток складу

Малюнок$\PageIndex{1}$ (Кредит: Джой Шен; Джерело: CK-12 Foundation; Ліцензія: CC BY-NC 3.0 (відкривається в новому вікні))

Чи є в цій баночці щось здорове?

Упаковані продукти, які ви їсте, зазвичай мають харчову інформацію, надану на етикетці. Етикетка на баночці з арахісовим маслом (показана вище) показує, що вважається один розмір порції$32 \: \text{g}$. Етикетка також дає маси різних видів з'єднань, які присутні в кожній порції. Одна$7 \: \text{g}$ порція містить$15 \: \text{g}$ білок, жир і$3 \: \text{g}$ цукор. Розрахувавши частку білка, жиру або цукру в одній порції розміру арахісового масла і переводячи до процентних значень, ми можемо визначити склад арахісового масла на відсотках за масою.

Відсоток складу

Хімікам часто потрібно знати, які елементи присутні в з'єднанні і в якому процентному співвідношенні. Процентний склад - це відсоток за масою кожного елемента в з'єднанні. Він розраховується аналогічно тому, що тільки що було вказано для арахісового масла.

$$\% \: \text{by mass} = \frac{\text{mass of element}}{\text{mass of compound}} \times 100\%\nonumber$$

Відсоток складу від масових даних

Вибіркова задача, наведена нижче, показує розрахунок процентного складу сполуки на основі даних про масу.

Приклад$\PageIndex{1}$: Percent Composition from Mass

Відомо, що деяке знову синтезоване з'єднання містить елементи цинк і кисень. Коли$20.00 \: \text{g}$ зразок з'єднання розкладається,$16.07 \: \text{g}$ від цинку залишається. Визначте процентний склад з'єднання.

Рішення

Крок 1: Перерахуйте відомі величини та плануйте проблему.

Відомий

• маса з'єднання$= 20.00 \: \text{g}$
• Маса$\ce{Zn} = 16.07 \: \text{g}$

Невідомий

• Відсоток$\ce{Zn} = ? \%$
• Відсоток$\ce{O} = ? \%$

Відніміть, щоб знайти масу кисню в з'єднанні. Розділіть масу кожного елемента на масу з'єднання, щоб знайти відсоток за масою.

Крок 2: Розрахуйте.

$$\text{Mass of oxygen} = 20.00 \: \text{g} - 16.07 \: \text{g} = 3.93 \: \text{g} \: \ce{O}\nonumber$$

$$\% \: \ce{Zn} = \frac{16.07 \: \text{g} \: \ce{Zn}}{20.00 \: \text{g}} \times 100\% = 80.35\% \: \ce{Zn}\nonumber$$

$$\% \: \ce{O} = \frac{3.93 \: \text{g} \: \ce{O}}{20.00 \: \text{g}} \times 100\% = 19.65\% \: \ce{O}\nonumber$$

Крок 3: Подумайте про свій результат.

Розрахунки мають сенс, оскільки сума двох відсотків додає до$100\%$. За масою з'єднання в основному є цинк.

Відсоток складу від хімічної формули

Процентний склад з'єднання також можна визначити за формулою з'єднання. Індекси в формулі спочатку використовуються для обчислення маси кожного елемента в одному молі з'єднання. Тобто ділиться на молярну масу з'єднання і множиться на$100\%$.

$$\% \: \text{by mass} = \frac{\text{mass of element in} \: 1 \: \text{mol}}{\text{molar mass of compound}} \times 100\%\nonumber$$

Процентний склад даної сполуки завжди однаковий до тих пір, поки з'єднання є чистим.

Приклад$\PageIndex{2}$: Percent Composition from Chemical Formula

Дихлоргептоксид$\left( \ce{Cl_2O_7} \right)$ - високореактивна сполука, яка використовується в деяких реакціях органічного синтезу. Розрахуйте процентний склад дихлоругептоксиду.

Рішення

Крок 1: Перерахуйте відомі величини та плануйте проблему.

Відомий

• Маса$\ce{Cl}$ в$1 \: \text{mol} \: \ce{Cl_2O_7} = 70.90 \: \text{g}$
• Маса$\ce{O}$ в$1 \: \text{mol} \: \ce{Cl_2O_7} = 112.00 \: \text{g}$
• Молярна маса$\ce{Cl_2O_7} = 182.90 \: \text{g/mol}$

Невідомий

• Відсоток$\ce{Cl} = ? \%$
• Відсоток$\ce{O} = ? \%$

Обчисліть відсоток по масі кожного елемента, розділивши масу цього елемента в 1 моль з'єднання на молярну масу з'єднання і помноживши на$100\%$.

Крок 2: Розрахуйте.

$$\% \ce{Cl} = \frac{70.90 \: \text{g} \: \ce{Cl}}{182.90 \: \text{g}} \times 100\% = 38.76\% \: \ce{Cl}\nonumber$$

$$\% \: \ce{O} = \frac{112.00 \: \text{g} \: \ce{O}}{182.90 \: \text{g}} \times 100\% = 61.24\% \: \ce{O}\nonumber$$

Крок 3: Подумайте про свій результат.

Відсотки складають до$100\%$.

Процентний склад також може бути використаний для визначення маси певного елемента, який міститься в будь-якій масі того чи іншого з'єднання. У попередній задачі зразка було встановлено, що процентний склад дихлоргептоксиду становить$38.76\% \: \ce{Cl}$ і$61.24\% \: \ce{O}$. Припустимо, що потрібно знати маси хлору і кисню, присутні в$12.50 \: \text{g}$ зразку дихлоргептоксиду. Ви можете налаштувати коефіцієнт перетворення на основі відсотків за масою кожного елемента:

$$12.50 \: \text{g} \: \ce{Cl_2O_7} \times \frac{38.76 \: \text{g} \: \ce{Cl}}{100 \: \text{g} \: \ce{Cl_2O_7}} = 4.845 \: \text{g} \: \ce{Cl}\nonumber$$

$$12.50 \: \text{g} \: \ce{Cl_2O_7} \times \frac{61.24 \: \text{g} \: \ce{O}}{100 \: \text{g} \: \ce{Cl_2O_7}} = 7.655 \: \text{g} \: \ce{O}\nonumber$$

Сума двох мас дорівнює$12.50 \: \text{g}$, маса розміру вибірки.

Наукова п'ятниця: Збереження вітражів

 

Вітражі з середньовіччя часто налічують сотні років. На жаль, багато хто з цих реліквій потребують чищення та обслуговування. У цьому відео Science Friday консерватор Мері Хіггінс обговорює методи, що використовуються для захисту вітража.

Резюме

• Описані процеси розрахунку процентного складу матеріалу виходячи з маси або хімічного складу.

Рецензія

1. Яка формула розрахунку процентного складу?
2. Яка інформація потрібна для обчислення процентного складу по масі?
3. Про що говорять індекси в хімічній формулі?