這個計算器的功能
這個工具可將溶液的莫耳濃度(每公升溶液所含溶質的莫耳數)換算成質量百分比濃度(每 100 公克溶液中溶質的公克數,即 % w/w)。換算過程需要另外兩項資訊:溶質的莫耳質量,以及最終溶液的密度。這是一項通用的化學換算,適用於各種水溶液或非水溶液。
使用方式
輸入以 mol/L 為單位的莫耳濃度、以 g/mol 為單位的溶質莫耳質量,以及以 g/mL 為單位的溶液密度,計算器便會即時算出質量百分比。對於稀薄的水溶液,密度通常接近 1.0 g/mL;但濃酸與濃鹼的密度往往遠高於此,因此為求準確,請使用實測值或查表所得的數值。
公式解析
兩者的關係如下:
$$\text{質量\%} = \frac{M \times MW}{10 \times \rho}$$
其中 \(M\) 為莫耳濃度(mol/L),\(MW\) 為莫耳質量(g/mol),\(\rho\) 為密度(g/mL)。分子 \(M \times MW\) 代表 1 公升溶液中溶質的公克數;將密度乘以 1000 mL,即可得到 1 公升溶液的公克數。把溶質公克數除以溶液公克數,再乘以 100 換算成百分比,整理後便簡化為除以 \(10\rho\)。
實際範例
以 1 M 的氯化鈉(NaCl,MW = 58.44 g/mol)為例,溶液密度為 1.0 g/mL。$$\text{質量\%} = \frac{1 \times 58.44}{10 \times 1.0} = \frac{58.44}{10} = \mathbf{5.844\%}$$因此 1 莫耳濃度的氯化鈉溶液,質量百分比約為 5.84%。
常見問題
為什麼需要密度?莫耳濃度是以溶液體積為基準,而質量百分比則以溶液質量為基準。密度正是連結體積與質量的橋樑,因此不可或缺。
密度應使用什麼單位?每毫升的公克數(g/mL),等同於 kg/L。室溫下的純水約為 1.0 g/mL。
溫度會影響結果嗎?會的——密度會隨溫度而變化,因此請採用工作溫度下的密度,以求最佳準確度。