تشریح کامل انواع درصد خلوص + فرمول

یکی از مسائلی که هر شیمی دانی با آن رو به رو است بحث درصد خلوص مواد مختلف می باشد. شما نیاز دارید تا درصد خلوص مواد مختلف را داشته باشید تا بتوانید استوکیومتری هایی دقیق بنویسید و یا بتوانید درصد خلوص مواد مجهول ار نیز به دست آورید. در موارد مختلف، ما به سراغ روش های مختلف تعیین خلوص مواد رفته و گزارش های متنوعی می نویسیم.

در این مقاله به بررسی و شرح کامل درصد وزنی وزنی (W/W) درصد وزنی حجمی (W/V) و درصد حجمی حجمی (V/V) می پردازیم. شما باید توجه داشته باشید که بر روی بسته بندی ماده مورد نظرتان کدامیک از این موارد آورده شده است و سپس متناسب با آن، محاسبات تان را انجام دهید. به این نکته توجه کنید که هر جا نوع درصد خلوص آورده نشده باشد؛ درصد همان وزنی/وزنی است.

درصد خلوص چیست؟

پیش از هر چیزی لازم است تا درباره تعریف دقیق عبارت درصد خلوص به توافق برسیم. در یک تعریف کلی و بسیار مناسب، درصد خلوص نسبت مقدار ماده خالص به کل ماده موجود را به ما می دهد. به عنوان مثال، اگر بگوییم که درصد خلوص هیدروکلریک اسید ما 32 درصد وزنی است؛ این یعنی به ازای هر 100 گرم از این اسید، 32 گرم آن هیدروکلریک اسید و 68 گرم باقی مانده آب یا ناخالصی های دیگر است.

در یک تعریف بسیار دقیق تر، درصد خلوص یعنی اگر کل ماده را 100 واحد (هر واحدی مثل گرم، کیلوگرم، لیتر و…) در نظر بگیریم؛ چند واحد از این 100 واحد به طور خالص ماده مورد نظر ما و چند واحد ناخالصی است.

درصد وزنی – وزنی (W/W)

محاسبات درصد وزنی وزنی بر مبنای وزن مواد بوده و اصلا مهم نیست که چگالی مواد چقدر است و یا حالت فیزیکی مواد چگونه است. در این نوع، فقط وزن مواد مهم بوده و سایر پارامتر ها اهمیت ندارد. برای محاسبه درصد خلوص وزنی – وزنی یک ماده، وزن ماده خالص را در صورت کسر و وزن ماده ناخالص را در مخرج کسر قرار دهید.

توجه داشته باشید که واحد این وزن ها باید یکسان باشد؛ یعنی اگر وزن ماده خالص را بر حسب گرم بیان می کنید؛ باید حتما وزن ناخالصی را نیز با گرم بیان کنید. شما نمی توانید در صورت کسر از واحد کیلوگرم و در مخرج آن از گرم و… استفاده کنید. باید حتما واحد صورت و مخرج کسر شما یکسان باشد.

در این صورت واحد ها با هم حذف شده و آن چه که باقی می ماند یک عدد بدون واحد است که ما آن را تحت عنوان درصد خلوص می شناسیم. درصد وزنی – وزنی را به طور خلاصه درصد وزنی نیز می نامند و متداول ترین شکل برای نشان دادن خالص بودن مواد است. به طوری که هر جا نوع درصد بیان نشود؛ ما آن را وزنی – وزنی در نظر می گیریم.

درصد وزنی – حجمی (W/V)

این نوع درصد را معمولا برای زمانی استفاده می کنیم که بخواهیم مقدار یک ماده حل شده در حلال را بیان کنیم. به عنوان مثال، در فرآیند استخراج مس، در مرحله الکترولیز از درصد های وزنی – حجمی مختلفی برای نشان دادن مقدار مس سولفات موجود در محلول استفاده می شود. در این حالت، مثلا بیان می شود که غلظت مس سولفات 30 گرم بر لیتر است.

این یعنی به ازای هر یک لیتر از محلول مس سولفات، 30 گرم مس سولفات خالص وجود دارد. همچنین از این روش برای نشان دادن غلظت مواد مایع در محلول ها نیز استفاده می شود. به عنوان مثال، در همین فرآیند استخراج مس، در مرحله لیچینگ خاک با سولفوریک اسید، مقدار اسید به صورت گرم بر لیتر عنوان می شود.

در این نوع درصد خلوص، در صورت و مخرج کسر می توان از هر واحدی استفاده کرد. مثلا صورت کسر می تواند گرم، میلی گرم، میکرو گرم و… باشد. مخرج کسر نیز می تواند متر مکعب، لیتر، میلی لیتر و… باشد. در نهایت، ما واحد های صورت و مخرج را نیز بیان می کنیم و کار را به پایان می رسانیم. مثلا بیان می کنیم که درصد اسید در محلول کل، 450 گرم در متر مکعب است.

بیان واحد های صورت و مخرج بسیار مهم است. مثلا خود واحد میلی گرم بر لیتر را به صورت اختصاصی ppm نامیده و یا 0.1 میلی گرم بر میلی لیتر را به صورت اختصاصی ppt می نامند و… .

درصد حجمی – حجمی (V/V)

این نوع درصد خلوص را فقط درباره مایعات استفاده می کنیم و یا زمانی که چگالی مواد مورد نظر را بدانیم و بخواهیم مقدار ماده در یک حجم مشخص را بیان کنیم. مثلا وقتی می خواهیم مقدار الکل موجود در یک نمونه آب را اندازه گیری کنیم از درصد خلوص حجمی – حجمی استفاده می کنیم.

به عنوان مثال وقتی می گوییم که درصد حجمی – حجمی یک الکل در آب 96 درصد است؛ یعنی به ازاری هر یک لیتر از محلول آب و الکل، 960 میلی لیتر الکل و 4 میلی لیتر آب وجود دارد. همچنین برای نمونه های گازی نیز می توان از این روش استفاده کرد. مثلا یک متر مکعب اکسیژنی که 200 لیتر نیتروژن دارد را به صورت 80 درصد حجمی – حجمی اکسیژن به نیتروژن بیان می کنیم.

همانند مورد وزنی – وزنی، در اینجا نیز بیان واحد صورت و مخرج بسیار مهم و تاثیر گذار است. ما باید به طور دقیق بدانیم که صورت و مخرج کسر چه واحد هایی دارند. مثلا اگر صورت کسر لیتر باشد؛ باید حتما مخرج کسر نیز با لیتر عنوان شود یا اگر صورت کسر به صورت میلی لیتر بیان شده باشد؛ باید حتما مخرج کسر نیز به صورت میلی لیتر باشد.