質量パーセント濃度は化合物元素を構成する元素が占める割合を示したものです。[1] 質量パーセント濃度を求めるには、化合物に含まれる元素のモル質量(グラムあるいはモル単位)あるいは溶液を作るために用いられたグラム量が必要になります。[2] 元素(あるいは溶質)の質量を化合物(溶液)の質量で割ることで算出されます。

方法 1 の 2:
質量が分かっている状態で求める

  1. 1
    化合物の質量パーセント濃度を求める公式を用意する (溶質の質量/溶液の質量)×100という公式を用いることができます。パーセント濃度を求めるので、最後に100をかけることが必須となります。[3]
    • 問題に取り組む前に必ず公式を書き出して用意しましょう。 質量パーセント濃度=(溶質の質量/溶液の質量)×100です。
    • 溶質と溶液のどちらもグラムで表すと相殺されるので便利です。
    • 質量パーセント濃度を求める化学物質の質量は問題文の中で明らかになっているはずですが、分からない場合は方法2を参考にしながら解きましょう。
    • 溶液全体の質量は、化合物あるいは溶液を構成する化学物質の全てを足すことで求められます。
  2. 2
    化合物全体の質量を求める 化合物を構成するすべての元素の質量が分かっている時は、それらを足すことで化合物あるいは溶液全体の質量が求められます。これが公式の分母の値になります。[4]
    • 例1:水100グラムの中に水酸化ナトリウム5グラムが溶けている溶液の質量パーセント濃度は何でしょう。
      • 100g + 5g なので溶液全体の質量は105グラムとなります。
    • 例2:塩化ナトリウムの濃度が15パーセントの溶液175グラムを作るために必要な塩化ナトリウムの質量は何でしょう。
      • この例では最終的な質量とパーセント濃度がすでに明らかになっていて、その濃度の溶液を作るために必要な成分の質量が分かっていません。溶液全体の質量は175グラムです。
  3. 3
    質量求める必要のある化学物質を認識する 「質量パーセント濃度」を求めるということは、溶液を構成する元素すべての質量の割合を求めるということです。対象となる化学物質の質量を書き出しましょう。これが公式の分子の値となります。[5]
    • 例1:水酸化ナトリウム5グラムがこれにあたります。
    • 例2:この例では、具体的な質量が明らかになっておらず、計算を通して求めることが問題の主旨となっています。
  4. 4
    値を公式に当てはめる 分子と分母の値が分かったのであれば、それぞれ当てはめてみましょう。
    • 例1:質量パーセント濃度=(溶質の質量/溶液の質量)×100なので (5 g/105 g) ×100 となります。
    • 例2:明らかになっていない質量を求めるために公式を書き直す必要があります。溶質の質量=(質量パーセント濃度×溶液の質量)÷ 100 となり、 (15×175)/100 という内容の計算に置き換えられます。
  5. 5
    質量パーセント濃度を求める 公式に値を当てはめることができたので、計算をしましょう。溶質の質量を溶液の質量で割り、さらに100をかければ完了です。答えが質量パーセント濃度です。
    • 例1: (5/105) × 100 = 0.04761 × 100 = 4.761%となります。従って100グラムの水に含まれている水酸化ナトリウム5グラムの質量パーセント濃度は 4.761%です。
    • 例2:公式を書き直し (15×175)/100 となったので (2625)/100 = 26.25 です。従って塩化ナトリウムの質量は26.25グラムとなります。
      • 溶液全体の質量から特定の成分の質量を差し引くことで、必要な水の量が分かります。つまり、175 – 26.25 = 148.75 グラムの水となります。
    広告

方法 2 の 2:
質量が分からない状態で求める

  1. 1
    化合物の質量パーセント濃度を求める公式を用意する (元素のモル質量/化合物全体の分子量)×100 という公式で求めることができます。元素ののモル質量とは、1つの元素の1モルの質量を、化合物全体の分子量とは、化合物全体の1モルの質量を意味しています。[6] パーセント単位で表すために最後に100をかけましょう。[7]
    • 問題に取り組む際は、必ず公式を書き出しましょう。 元素のモル質量/化合物全体の分子量)×100です。
    • どちらの値もグラム毎モル(g/mol)を単位として用います。つまり、計算する際に相殺されるので楽でしょう。
    • 質量が明らかになっていない際は、モル質量を用いて化合物に含まれている元素の質量パーセント濃度を求めます。
    • 例1:水分子の水素の質量パーセント濃度を求めましょう。
    • 例2:グルコース分子の炭素の質量パーセント濃度を求めましょう。
  2. 2
    化学式を書き出す 化合物の化学式が問題の中で与えられていない場合は、自分で見つけて書き出しましょう。すでに明らかになっている場合はこの手順を飛ばし、次に進みましょう。
    • 例1:水の化学式(H2O)を書き出しましょう。
    • 例2:グルコースの化学式(C6H12O6)を書き出しましょう。
  3. 3
    化合物に含まれている全ての元素の質量を見つける 周期表を用いて化学式に含まれている元素の分子量を求めましょう。元素の質量は一般的に元素記号の下に記載されています。化合物に含まれている元素の質量を一つずつ書き出していきましょう。
    • 例1:酸素の分子量を見てみると、15.9994であることが分かります。同様に水素の分子量は1.0079です。[8]
    • 例2:炭素の分子量を探しましょう。12.0107であることが分かります。酸素は15.9994で水素は1.0079です。
  4. 4
    質量とモル比をかける それぞれの元素のモル数(モル比)を求めましょう。モル比とは化合物の下付き文字にあたる部分です。それぞれの元素の分子量にこの数字をかけましょう。
    • 例1:水素の下付き文字は2で、酸素は1です。つまり水素の分子量と2をかけ、 1.00794 X 2 = 2.01588となります。酸素は1をかけるので値に変化はなく、15.9994となります。
    • 例2:炭素の下付き文字は6、水素は12、さらに酸素は6です。かけると次のようになります。
      • 炭素= (12.0107 x 6) = 72.0642
      • 水素= (1.00794 x 12) = 12.09528
      • 酸素= (15.9994 x 6) = 95.9964
  5. 5
    化合物全体の質量を求める 化合物に含まれている質量すべてを足しましょう。モル比を用いて求めた質量から化合物全体の質量を算出します。これが質量パーセント濃度を求める公式の分母になります。
    • 例1: 2.01588 g/mol (水素原子2モルの質量) と 15.9994 g/mol(酸素原子1モルの質量) を足し 18.01528 g/molとなります。
    • 例2:炭素 + 水素 + 酸素なので 72.0642 + 12.09528 + 95.9964 = 180.156 g/mol となります。
  6. 6
    質量を求める必要のある元素を把握する 質量パーセン濃度を求めるということは化合物に含まれている特定の元素が占める質量をパーセント単位で表すということです。つまり、この特定元素が何であるのかを特定し書き出す必要があります。ここでの質量とはモル比を用いて計算されるものです。これが公式の分子になります。
    • 例1:化合物に含まれる水素の質量は 2.01588 g/mol(水素原子2モルの質量)です。
    • 例2:化合物に含まれる炭素の質量は 72.0642 g/mol(炭素原子6モルの質量)です。
  7. 7
    値を公式に当てはめる それぞれの値を求めることができたので、公式(元素のモル質量/化合物全体の分子量)×100 に当てはめましょう。
    • 例1:質量パーセント濃度=(元素のモル質量/化合物全体の分子量)×100なので = (2.01588/18.01528) × 100 となります。
    • 例2: 同様に、(72.0642/180.156) × 100となります。
  8. 8
    質量パーセント濃度を計算する 公式に値を当てはめることができたので計算をしましょう。溶質の質量を溶液の質量で割り、さらに100をかけてパーセント単位で答えを表しましょう。これが特定元素の質量パーセント濃度となります。
    • 例1:(2.01588/18.01528) x 100 = 0.11189 × 100 = 11.18% となります。つまり、水分子に含まれている水素原子の質量パーセント濃度は 11.18% です。
    • 例2: (72.0642/180.156) × 100 = 0.4000 x 100 = 40.00% となります。つまり、グルコース分子に含まれている炭素原子の質量パーセント濃度は 40.00% です。
    広告

関連記事

このwikiHow記事について

Bess Ruff, MA
共著者
環境科学者
この記事の共著者 Bess Ruff, MA. ベス・ラフはフロリダ州立大学の地理学専攻博士課程の学生です。2016年にカリフォルニア大学サンタバーバラ校の環境科学専門学部にて環境科学と資源管理の修士号を取得後、カリブ海の海洋空間計画プロジェクトに関する調査研究を行い、大学院生としてSustainable Fisheries Groupの研究サポートを行っています。
カテゴリ: 物理学
このページは 290 回アクセスされました。

この記事は役に立ちましたか?

広告