부피분율

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1. 개요
2. 부피 농도 및 부피 백분율
3. 질량 분율과의 관계
참조

1. 개요

부피분율은 특정 용질의 농도를 부피로 측정한 것으로, 용액에서 사용된다. 혼합물의 부피를 기준으로 용질의 부피를 백분율로 나타낸 무차원량이며, 질량 분율, 몰 분율과 함께 혼합물의 조성을 표현하는 방법 중 하나이다. 액체 또는 기체와 같이 두 유체를 혼합하여 용액을 만들 때 주로 사용되며, 에탄올과 물의 혼합과 같이 혼합 과정에서 부피가 감소하는 경우도 있다. 부피 분율은 질량 분율과 관련이 있으며, 밀도를 이용하여 상호 변환이 가능하다.

2. 부피 농도 및 부피 백분율

부피 백분율은 특정 용질의 농도를 부피로 측정한 것으로, 용액에서 측정된다. 농도 표현에서 흔히 사용되는 것처럼 혼합물 자체의 부피를 분모로 사용하며, 혼합 전 개별 구성 요소의 총 부피를 사용하지 않는다.^[2]

: $\text{부피 백분율} = \frac\text{용질의 부피}\text{용액의 부피} \times 100% = \text{부피 농도} \times 100%$

부피 백분율은 일반적으로 용액이 두 유체를 혼합하여 만들어질 때 사용되며, 예를 들어 액체 또는 기체가 있다. 그러나 백분율은 이상 기체에 대해서만 가산성을 가진다.^[3]

'''부피 백분율''' ('''vol%''', '''% v/v''')은 무차원량으로 혼합물의 조성을 표현하는 한 가지 방법이며, 질량 분율 (중량 백분율, wt%) 및 몰 분율 (몰 백분율, mol%)도 다른 방법이다.

에탄올과 물의 혼합의 경우, 모든 비율로 혼합 가능하며, 용매와 용질의 지정은 임의적이다. 이러한 혼합물의 부피는 구성 요소 부피의 합보다 약간 적다. 따라서 위의 정의에 따르면 "부피로 40% 알코올"이라는 용어는 에탄올 40부피 단위와 총 100부피 단위를 만들기 위해 충분한 양의 물의 혼합물을 의미하며, 에탄올 40단위와 물 60단위의 혼합물을 의미하지 않는다. "충분한 물"은 실제로 60부피 단위보다 약간 더 많은데, 물-에탄올 혼합물은 분자 간 인력으로 인해 부피가 감소하기 때문이다.

3. 질량 분율과의 관계

부피분율은 질량 분율과 관련이 있다. 질량 분율 $Y_i$ 는 혼합물 전체 질량( $m_{tot}$ )에 대한 특정 성분 $i$ 의 질량( $m_i$ ) 비율로 다음과 같이 정의된다.

: $Y_i \equiv\frac {m_i}{\sum_j m_j} = \frac {m_i}{m_{tot}}$

부피분율( $\varphi_i$ )과 질량 분율( $Y_i$ ) 사이에는 다음 관계식이 성립한다.

: $Y_i = \frac {\rho_i \varphi_i}{\rho_m}$

여기서 $\rho_i$ 는 성분 $i$ 의 밀도( $\rho_i \equiv {\frac {m_{i}}{V_{i}}}$ )이고, $\rho_m$ 는 혼합물의 평균 밀도( $\rho_m\equiv\sum_j{\rho_j \varphi_j}$ )이다.

참조

_[1] 간행물 volume fraction
_[2] 간행물 concentration
_[3] 웹사이트 Volume-volume percentage http://www.chembuddy[...]
_[4] 간행물 volume fraction
_[5] 웹사이트 IUPAC Gold Book のconcentrationのページのvolume fractionへのリンクはmisleadingであるとしてversion 2.3.3.で削除されている。 http://goldbook.iupa[...]
_[6] 간행물 volume fraction

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