wt%って何ですか?
重量パーセント濃度です
物質の重量から算出した濃度です
vol%って何ですか?
体積パーセント濃度です
物質の体積から算出した濃度です
では、wt%からvol%に換算できますか?
できますよ
原理がわかると簡単です
濃度には色々な表記があります。本記事は、その中のwt%とvol%の2つの表記と、それらの換算方法に焦点を当てて書かれた記事です。本記事を理解して実践すると、容易にwt%とvol%の換算ができるようになります。
ちなみに、mol/Lからwt%に変換する記事は過去に書きましたので、以下のリンクを参考にしてください。
【内部サイト】
ジグザグ科学.com
mol/Lからwt%へ変換できますか?の記事はこちら
wt%とは何か？
wt%とは、重量パーセント濃度のことです。wtは重量weightの略で、%は百分率を表しています。つまり、溶質の重量が全体の重量に対して、どのくらいあるかを百分率で表した数値です。
ポイントは重量で計算しているところです。
例題① 食塩水wt%の算出
【例題】
食塩水100gがあり、その中には食塩が10g溶けています。
この溶液中の食塩のwt%は？
【解答】
食塩が食塩水全体の何wt%であるかを求めるので、
10(g)/100(g)×100=10(wt%)
例題② エタノール水溶液wt%の算出
【例題】
エタノールが20gあります。これを水480gに加えます。
この溶液中のエタノールのwt%は？
【解答】
エタノールが溶液全体の何wt%であるかを求めるので、
20(g)/500(g)×100=4(wt%)
vol%とは何か?
vol%とは、体積パーセント濃度のことです。volは体積volumeの略で、%は百分率を表しています。つまり、溶質の体積が全体の体積に対してどのくらいあるかを百分率で表した数値です。
ポイントは体積で計算しているところです。
例題③ ワイン中のエタノールvol%の算出
【例題】
ワイン100mlがあり、その中にはエタノールが14mL含まれています。
この溶液中のエタノールのvol%は？
【解答】
エタノールがワイン全体の何vol%であるかを求めるので、
14(mL)/100(mL)×100=14(vol%)
例題④ 混合気体中の酸素vol%の算出
【例題】
窒素16Lと酸素4Lの混合気体があります。
混合気体中の酸素濃度vol%は？
【解答】
酸素が混合気体全体の何vol%であるかを求めるので、
4(L)/20(L)×100=20(vol%)
wt%からvol%への換算方法
ある溶液のwt%をvol%に換算するには、溶液のwt%に加え、
①溶液の重量
②溶液の密度
③溶質の密度
が必要です。
①溶液の重量については、わかっていることが多いです。また、わかっていない場合でも、文字で置き換えることで計算できます。
②溶液の密度、③溶質の密度については、分かっていないことが多いので、自身で調べる必要があります。
以下の例題に沿って、実際に考えてみましょう。
例題⑤ wt%からvol%への換算
【例題】
10wt%エタノール水溶液があります。
この水溶液のvol%は?
(ただし、温度は25℃とします。)
【考え方】
＜工程①＞溶液の体積を求める
溶液の体積(cm3) = 溶液の重量(g)/溶液の密度(g/cm3)
＜工程②＞溶質の体積を求める
溶質の体積(cm3) = 溶質の重量(g)/溶質の密度(g/cm3)
＜工程③＞vol%を求める
vol% = 溶質の体積(cm3) / 溶液の体積(cm3) × 100
【解答】
エタノール水溶液がW(g)あるとします。
以下の参考文献より、
10wt%エタノール水溶液の密度は、25℃で0.9804(g/cm3)です。
溶質であるエタノールの密度は、25℃で0.7850(g/cm3)です。
＜工程①＞溶液の体積を求める
10wt%エタノール水溶液W(g)の体積は
W(g)/0.9804(g/cm3)=W/0.9804(cm3)
＜工程②＞溶質の体積を求める
10wt%エタノール水溶液W(g)中には、エタノールが、
W(g)×10/100=W/10(g)
含まれています。
このエタノールW/10(g)の体積は
W/10(g)/0.7850(g/cm3)=(W/10)/0.7850(cm3)
＜工程③＞vol%を求める
[{W/10)/0.7850(cm3)}/{W/0.9804(cm3)}]×100=12.489…≅12.49(vol%)
※Wは計算過程で消去できます
【参考文献】
エタノール水溶液の密度①(PDFファイル)
エタノール水溶液の密度②(PDFファイル)
例題⑥ wt%とvol%から溶液重量を算出
【例題】
10wt%エタノール水溶液を希釈して、
5vol%エタノール水溶液を100mLつくります。
10wt%エタノール水溶液が何g必要でしょうか？
(ただし、温度は25℃とします。)
【考え方】
希釈後のエタノール水溶液のvol%と体積がわかっているので、
そこから必要なエタノールの重量を求めます。
【解答】
エタノールの密度は、25℃で0.7850(g/cm3)です。
5vol%エタノール水溶液100mlにはエタノールが、
100(ml)×5/100=5(mL)
含まれています。
このエタノール5mlの重量は、
5(mL)×0.7850(g/cm3)=3.925(g)
(1mL=1cm3です)
よって、3.925g分のエタノールを含む
10wt%エタノール水溶液の重量は
3.925/10/100=39.25(g)
つまり、10wt%エタノール水溶液39.25g分を水で希釈して
100ｍLにすれば、5vol%溶液を調製することができます。
【参考文献】
エタノール水溶液の密度①(PDFファイル)
エタノール水溶液の密度②(PDFファイル)
本記事のまとめ
ここまで、wt%とvol%の算出方法やwt%からvol%への換算方法について書いてきました。以下、本記事のまとめです。
wt%からvol%へ変換できますか? まとめ
・wt% → 重量パーセント濃度
・vol% → 体積パーセント濃度
・wt%からvol%への換算
＜工程①＞溶液の体積を求める
溶液の体積(cm3) = 溶液の重量(g)/溶液の密度(g/cm3)
＜工程②＞溶質の体積を求める
溶質の体積(cm3) = 溶質の重量(g)/溶質の密度(g/cm3)
＜工程③＞vol%を求める
vol% = 溶質の体積(cm3) / 溶液の体積(cm3) × 100
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