질량백분율

"오늘의AI위키"는 AI 기술로 일관성 있고 체계적인 최신 지식을 제공하는 혁신 플랫폼입니다.
"오늘의AI위키"의 AI를 통해 더욱 풍부하고 폭넓은 지식 경험을 누리세요.

1. 개요
2. 용어
3. 성질
4. 관련 개념
5. 공간적 변화와 기울기
참조

1. 개요

질량백분율은 혼합물 내 특정 성분의 질량이 전체 혼합물 질량에서 차지하는 비율을 나타낸다. '퍼센트 농도'는 정확한 표현이 아니며, 질량 백분율 용액(m/m, m%) 또는 부피 백분율 용액(v/v, v%)으로 표현된다. 질량 분율은 온도에 영향을 받지 않으며, 혼합비, 질량 농도, 몰 농도, 질량 백분율, 몰 분율 등과 관련이 있다. 공간적으로 불균일한 혼합물에서 질량 분율 기울기는 확산 현상을 유발한다.

더 읽어볼만한 페이지

연소 - 폭파
폭파는 가연성 가스와 산화제의 급격한 화학 반응으로 인한 압력과 온도 상승 현상이며, 폭굉과 폭연으로 구분되며, 다양한 요인에 의해 피해 규모가 결정되며, 코팅 증착 등에 응용되지만 안전 대책이 필요하다.
연소 - 자연발화
자연발화는 외부 불꽃 없이 물질 자체의 내부 발열로 인해 불이 붙는 현상으로, 산화, 발효, 분해 반응 등에 의해 발생하며 열 축적이 주요 원인이고, 예방을 위해서는 물질 보관, 통풍, 수분, 온도 관리 등이 중요하다.
화학적 성질 - 에너지 준위
에너지 준위는 양자 역학적 계에서 입자가 가질 수 있는 특정 에너지 값으로, 원자 내 전자의 양자화된 에너지 상태를 나타내며 분자에서는 전자, 진동, 회전 에너지 준위가 존재하고, 에너지 준위 간 전이는 광자의 흡수 또는 방출을 수반한다.
화학적 성질 - 양쪽성
양쪽성은 산과 염기 모두로 작용할 수 있는 성질을 나타내며, 브뢴스테드-로우리 이론에 따라 양성자를 주고받을 수 있는 물, 아미노산 등이 대표적이며, 용액의 pH에 따라 산 또는 염기로 작용하는 산화아연 등도 존재한다.

질량백분율

2. 용어

'퍼센트 농도'라는 용어는 엄밀히 말하면 정확하지 않으며, 주로 초등학교 교과서에서 사용된다. 생물학에서 "%" 기호를 질량 농도(질량/부피 백분율)를 나타내는 데 잘못 사용하는 경우가 있다.^[4] 정확한 표현은 '질량 백분율 용액'(m/m, m%) 또는 '부피 백분율 용액'(v/v, v%)이다. '퍼센트 용액'과 같은 모호한 용어는 여전히 사용되기도 한다.^[4] 열공학에서 '''증기 건도'''는 증기 중 증기의 질량 분율을 의미한다.^[4] 귀금속 합금에서 '''순도'''는 합금 내 귀금속의 질량 분율을 나타낸다.^[4]

3. 성질

질량 분율은 온도에 영향을 받지 않는다.

4. 관련 개념

질량백분율과 관련된 개념은 다음과 같다.

혼합비: 두 순수 성분을 혼합할 때 각 성분의 질량 비율($r_m = \frac{m_2}{m_1}$)을 나타낸다. 이를 통해 각 성분의 질량 분율을 계산할 수 있다.
질량 농도: 용액의 밀도($\rho$)에 대한 특정 성분의 질량 농도(''ρ_i'') 비율로 질량 분율을 나타낼 수 있다.
몰 농도: 질량 분율은 몰 농도($c_i$)와 해당 성분의 몰 질량($M_i$)을 이용하여 표현할 수 있다.
몰 분율: 몰 분율($x_i$)은 질량 분율과 각 성분의 몰 질량($M_i$), 혼합물의 평균 몰 질량($\bar{M}$)을 사용하여 계산할 수 있다.

4. 1. 혼합비

두 순수 성분의 혼합은 해당 성분의 (질량) 혼합비

r_m = \frac{m_2}{m_1}

를 도입하여 표현할 수 있다. 그러면 성분의 질량 분율은 다음과 같다.

:

\begin{align}w_1 &= \frac{1}{1 + r_m}, \\w_2 &= \frac{r_m}{1 + r_m}.\end{align}

질량비는 성분 질량 분율의 비율과 같다.

:

\frac{m_2}{m_1} = \frac{w_2}{w_1}

분자와 분모를 성분 질량의 합으로 나누었기 때문이다.

4. 2. 질량 농도

질량 분율은 해당 성분의 질량 농도 ''ρ_i'' (혼합물 내 해당 성분의 밀도)와 용액의 밀도

\rho

의 비율이다.

:

w_i = \frac{\rho_i}{\rho}.

4. 3. 몰 농도

몰 농도와의 관계는 질량과 몰 농도 사이의 관계를 대입하여 다음과 같이 나타낼 수 있다.

:

w_i = \frac{\rho_i}{\rho} = \frac{c_i M_i}{\rho},

여기서

c_i

는 몰 농도이고,

M_i

는 성분

i

의 몰 질량이다.

4. 4. 질량 백분율

질량 백분율은 질량 분율에 100을 곱한 값이다.^[1] 퍼센트(백분율)에는 무게 퍼센트와 부피 퍼센트가 있는데, 흔히 사용되는 것은 무게 퍼센트이다. 무게 퍼센트는 용질의 그램 수와 용매의 그램 수의 합계가 100이 되도록 비율을 만드는 것이다. 예를 들어 3%의 소금물을 만들려면 물 97g에 소금 3g을 녹여서 합계를 100g으로 한다. 액체는 무게를 측정하기보다 부피를 측정하는 것이 쉬우므로, 용질·용매가 모두 액체일 때는 부피 퍼센트를 쓰는 경우가 많다. 예를 들어 10%의 알코올 용액은 알코올 10cm³에 물 90cm³를 섞는다. 이때 혼합한 용액은 부피가 감소하여 100cm³가 되지 않지만, 혼합하기 전의 합계가 100cm³가 되도록 하여 계산한다. 무게 퍼센트로 나타내는 수용액을 만들 때는 고체인 용질은 무게를 재지만 물은 근사적으로 1cm³를 1g으로 하여 부피를 재서 만들기도 한다. 퍼센트 농도에서는 농도를 알고 있어도 그 용액 내의 용질의 양을 간단히 정할 수 없다. 무게 퍼센트일 때는 용액의 무게를 측정해서 계산해야 한다. 부피 퍼센트에서는 부피의 변화가 없으면 되지만, 부피 변화가 있는 경우는 얼마나 감소했는지 모르면 구할 수 없다.^[1]

4. 5. 몰 분율

몰 분율

x_i

는 다음 공식을 사용하여 계산할 수 있다.

:

x_i = \frac{w_i}{M_i} \bar{M},

여기서

M_i

는 성분

i

의 몰 질량이고,

\bar{M}

는 혼합물의 평균 몰 질량이다.

몰 질량 곱의 식을 대체하면,

:

x_i = \frac{\frac{w_i}{M_i}}{\sum_j \frac{w_j}{M_j}}.

5. 공간적 변화와 기울기

공간적으로 불균일한 혼합물에서, 질량 분율 기울기는 확산 현상을 발생시킨다.

참조

_[1] 간행물 mass fraction
_[2] Youtube Formula from Mass Composition https://khanexercise[...]
_[3] 뉴스 How to Calculate Mass Percent Composition http://chemistry.abo[...] 2018-01-05
_[4] 뉴스 How to calculate molarity https://molaritycalc[...] 2022-09-28
_[5] 간행물 mass fraction

본 사이트는 AI가 위키백과와 뉴스 기사,정부 간행물,학술 논문등을 바탕으로 정보를 가공하여 제공하는 백과사전형 서비스입니다.
모든 문서는 AI에 의해 자동 생성되며, CC BY-SA 4.0 라이선스에 따라 이용할 수 있습니다.
하지만, 위키백과나 뉴스 기사 자체에 오류, 부정확한 정보, 또는 가짜 뉴스가 포함될 수 있으며, AI는 이러한 내용을 완벽하게 걸러내지 못할 수 있습니다.
따라서 제공되는 정보에 일부 오류나 편향이 있을 수 있으므로, 중요한 정보는 반드시 다른 출처를 통해 교차 검증하시기 바랍니다.

문의하기 : help@durumis.com