質量パーセント濃度とは?
質量パーセント濃度(質量百分率、または質量分率×100ともいいます)とは、化合物全体の質量のうち、特定の元素がどれだけの割合を占めているかを表す値です。試料の量に左右されず成分どうしを比較できるため、化学では物質の組成を示す最も基本的な方法のひとつとして広く使われています。この計算ツールはあらゆる化合物・混合物・試料に対応しており、特定の国や規格に縛られない汎用的なものです。
使い方
入力する値は2つだけです。知りたい元素の質量と、化合物または試料全体の質量を入力してください。どちらも同じ単位にそろえる必要があります(一般的にはグラムですが、単位がそろっていれば何でも構いません)。ツールが元素の質量を全体の質量で割り、100を掛けて質量パーセントを返します。
計算式の解説
計算式はとてもシンプルです。
$$\text{質量\%} = \frac{\text{元素の質量}}{\text{全体の質量}} \times 100$$(元素の質量 ÷ 全体の質量)の部分が質量分率で、0〜1の値になります。これに100を掛けるとパーセント表示になります。化合物に含まれるすべての元素の質量パーセントを足し合わせると、合計は100%になります。
計算例
水(H₂O)を例に考えてみましょう。1モルあたりの分子量(モル質量)は約18 gで、そのうち酸素が16 gを占めます。酸素の質量パーセントは $$(16 \div 18) \times 100 = 88.89\%$$ です。残りの11.11% が2つの水素原子によるものです。水素原子の数は酸素の2倍あるにもかかわらず、質量でみると水はほとんどが酸素であることがわかります。
よくある質問
単位は必ずグラムでなければいけませんか? いいえ。割り算の過程で単位は打ち消されるため、2つの入力が同じ単位であればどんな単位でも構いません。
計算結果が100%を超えることはありますか? ありません。元素の質量が全体の質量より大きくなった場合は入力ミスです。元素が化合物全体より重くなることはあり得ないからです。
化合物中の各元素のパーセントを求めるには? その元素の合計寄与量(原子数 × 原子量)を元素の質量とし、化合物のモル質量を全体の質量として計算します。これを各元素ごとに繰り返してください。