Все формулы РФ

Химия / Базовые химические расчеты

Массовая доля примеси

Массовая доля примеси показывает, какая часть массы образца не является основным веществом. Ее считают как отношение массы примесей к общей массе образца.

Опубликовано: Обновлено:

Школьная программаОГЭЕГЭБазовые химические расчетыПроцентыКалькуляторЕсть историческая справка

Формула

$$w_{\text{прим}}=\frac{m_{\text{прим}}}{m_{\text{образца}}}$$
Схема Чистое вещество и примеси

Полоса массы образца разделена на основное вещество и примеси.

Перед стехиометрией технический образец пересчитывают на чистое вещество.

Обозначения

$w_{прим}$
массовая доля примеси, доля единицы или %
$m_{прим}$
масса примесей, г
$m_{образца}$
общая масса образца, г

Условия применения

  • Масса примесей и масса образца должны относиться к одной и той же порции вещества.
  • Если дана массовая доля чистого вещества, долю примесей находят как 1 - w(чистого вещества).
  • Для дальнейших реакционных расчетов сначала находят массу чистого реагента.

Ограничения

  • Формула не показывает химический состав примесей, а только их суммарную массу.
  • Если примесь тоже реагирует, простого вычитания может быть недостаточно для расчета продуктов.
  • Нельзя путать массовую долю примеси с выходом реакции: примесь описывает исходный образец, а выход сравнивает продукт с теорией.

Подробное объяснение

Массовая доля примеси является обычной долей части в целом. Часть - масса всех примесей, целое - масса образца. Поэтому результат показывает, какую долю общей массы занимают вещества, не являющиеся основным компонентом.

В расчетах по реакциям обычно нужна не сама примесь, а масса чистого вещества. Если известна доля примесей, долю основного вещества находят как 1 - wприм. Затем массу чистого вещества переводят в количество вещества и только после этого используют уравнение реакции.

Формула не говорит, что примеси химически безразличны. В школьных задачах их часто считают инертными, но в реальной химии примеси могут реагировать, мешать растворению или менять тепловой эффект. Поэтому условие задачи должно явно или неявно разрешать считать примеси неучаствующими.

От массовой доли элемента расчет отличается тем, что примесь - это часть смеси или технического образца, а элемент - часть химического соединения. От массовой доли растворенного вещества расчет отличается тем, что образец может быть твердым сырьем, а не раствором.

Как пользоваться формулой

  1. Запишите массу примесей и общую массу образца.
  2. Проверьте, что обе массы выражены в одинаковых единицах.
  3. Разделите массу примесей на массу образца.
  4. Для процентов умножьте результат на 100%.
  5. Если нужна масса чистого вещества, используйте wчист = 1 - wприм.

Историческая справка

Понятие примесей стало особенно важным в аналитической и промышленной химии, где вещества редко встречаются абсолютно чистыми. Руды, минералы, технические кислоты и соли всегда требовали оценки состава перед практическим использованием. С развитием количественного анализа химики научились отделять основной компонент от посторонних веществ и выражать чистоту в массовых процентах. В учебной химии задачи на примеси показывают, что формулы стехиометрии применяются к реагирующему веществу, а не к любой взвешенной массе. Поэтому массовая доля примеси стала одним из стандартных способов подготовить реальный образец к расчету. Позднее эта запись закрепилась в учебных курсах как короткий расчетный прием: она связывает измеряемые величины с химической моделью и позволяет ученику проверить не только число, но и выбранный способ рассуждения.

Историческая линия формулы

У формулы массовой доли примеси нет отдельного автора. Она является применением общего определения массовой доли к техническому образцу. Исторически ее связывают с развитием аналитической химии, металлургии и контроля качества веществ.

Пример

Образец известняка массой 200 г содержит 8 г примесей. Найдем массовую долю примесей: wприм = 8 / 200 = 0,04, или 4%. Массовая доля чистого CaCO3 тогда равна 1 - 0,04 = 0,96, или 96%. Если нужно рассчитать количество CaCO3 для реакции, сначала находят его массу: m(CaCO3) = 0,96 * 200 = 192 г, затем n = 192 / 100 = 1,92 моль. Видно, что примесь влияет на дальнейший расчет: если ошибочно взять все 200 г как чистый карбонат кальция, количество вещества будет завышено до 2 моль. Дополнительная проверка результата состоит в том, чтобы вернуть найденную величину в исходную формулу и убедиться, что единицы сокращаются именно так, как требует химический смысл задачи.

Частая ошибка

Частая ошибка - использовать массу всего образца как массу чистого вещества. Если примесей 4%, реагирует не 200 г CaCO3, а только 192 г. Вторая ошибка - смешивать долю примесей и долю чистого вещества: если чистого вещества 96%, примесей 4%, а не 104%. Третья ошибка - принимать массовую долю примеси за выход реакции; выход относится к продукту и зависит от хода реакции, а примесь относится к исходному материалу.

Практика

Задачи с решением

Примеси в соли

Условие. В 50 г образца соли 2 г примесей. Найдите массовую долю примесей.

Решение. w = 2 / 50 = 0,04 = 4%.

Ответ. 4%

Чистое вещество

Условие. Образец массой 120 г содержит 5% примесей. Сколько чистого вещества?

Решение. Доля чистого вещества 0,95. m = 0,95 * 120 = 114 г.

Ответ. 114 г

Масса примесей

Условие. В 80 г технического цинка 3% примесей. Найдите массу примесей.

Решение. mприм = 0,03 * 80 = 2,4 г.

Ответ. 2,4 г

Калькулятор

Посчитать по формуле

Введите значения и нажмите «Рассчитать».

Дополнительные источники

  • OpenStax Chemistry 2e: composition and purity calculations
  • Chemistry LibreTexts: Percent composition and mixtures
  • IUPAC Gold Book: mass fraction

Связанные формулы

Химия

Массовая доля элемента в составе вещества

$w(E)=\frac{A_r(E)\cdot \nu_E}{M_r(\text{вещества})}$

Массовая доля элемента показывает, какая часть массы вещества приходится на выбранный элемент. Ее находят как вклад атомов элемента в Mr, деленный на Mr всего вещества.

Химия

Масса элемента в образце вещества

$m(E)=w(E)\cdot m(\text{образца})$

Массу элемента в образце находят умножением массовой доли элемента на массу чистого вещества. Так переходят от состава соединения к граммам элемента.

Химия

Выход продукта реакции

$\eta=\frac{m_{\text{практ}}}{m_{\text{теор}}}\cdot 100\%$

Выход реакции показывает, какую часть теоретически возможного продукта реально получили. Его находят как отношение практической массы продукта к теоретической.