Κλάσμα μάζας (χημεία)

Στη χημεία, το **κλάσμα μάζας** (mass fraction) μιας ουσίας μέσα σε ένα μείγμα είναι ο λόγος w_i (εναλλακτικά συμβολίζεται με Y_i) της μάζας m_i αυτής της ουσίας προς τη συνολική μάζα m_\text{ολική} του μείγματος. Εκφρασμένο ως τύπος, το κλάσμα μάζας είναι:

: w_i = \frac {m_i}{m_\text{tot}}.

Επειδή οι μεμονωμένες μάζες των συστατικών ενός μείγματος αθροίζονται σε m_\text{ολική}, τα κλάσματα μάζας τους αθροίζονται σε μονάδα:

: \sum_{i=1}^{n} w_i = 1.

Το κλάσμα μάζας μπορεί επίσης να εκφραστεί, με παρονομαστή 100, ως **ποσοστό κατά μάζα** (σε εμπορικά πλαίσια ονομάζεται συχνά *ποσοστό κατά βάρος*, με συντομογραφία *% κ. β. * ή *% w/w*•ή *wt.%*. Είναι ένας τρόπος έκφρασης της σύστασης ενός μείγματος σε αδιάστατο μέγεθος γραμμομοριακό κλάσμα (ποσοστό κατά γραμμομόρια, mol%) και κλάσμα όγκου ποσοστό κατά όγκο, vol%) είναι άλλοι τρόποι.

Όταν αυτό που μας ενδιαφέρουν είναι οι μάζες των μεμονωμένων χημικών στοιχείων, και όχι ενώσεων ή άλλων ουσιών, ο όρος *κλάσμα μάζας* μπορεί επίσης να αναφέρεται στην αναλογία της μάζας ενός στοιχείου προς τη συνολική μάζα ενός δείγματος. Σε αυτά τα πλαίσια, ένας εναλλακτικός όρος είναι *ποσοστό μάζας σύστασης* (mass percent composition). Το κλάσμα μάζας ενός στοιχείου σε μια ένωση μπορεί να υπολογιστεί από τον εμπειρικό τύπο της ένωσης. ή τον χημικό τύπο της.

## Ορολογία
Στη θερμική μηχανική, η **ποιότητα ατμών** χρησιμοποιείται για το κλάσμα μάζας του ατμού (vapor) στον υδρατμό (steam).

Στα κράματα, ειδικά σε εκείνα των ευγενών μετάλλων, ο όρος **καθαρότητα** (fineness) χρησιμοποιείται για το κλάσμα μάζας του ευγενούς μετάλλου στο κράμα.

## Ιδιότητες
Το κλάσμα μάζας είναι ανεξάρτητο από τη θερμοκρασία.

## Σχετικά μεγέθη
### Αναλογία ανάμειξης
Η ανάμειξη δύο καθαρών συστατικών μπορεί να εκφραστεί εισάγοντας την αναλογία ανάμειξης (mixing ratio) μαζών αυτών r_m = \frac{m_2}{m_1}. Τότε τα κλάσματα μάζας των συστατικών θα είναι

: \begin{align}
  w_1 &= \frac{1}{1 + r_m}, \\
  w_2 &= \frac{r_m}{1 + r_m}.
\end{align}

Η αναλογία μάζας ισούται με την αναλογία των κλασμάτων μάζας των συστατικών:

: \frac{m_2}{m_1} = \frac{w_2}{w_1}

λόγω της διαίρεσης τόσο του αριθμητή όσο και του παρονομαστή με το άθροισμα των μαζών των συστατικών.

### Συγκέντρωση μάζας
Το κλάσμα μάζας ενός συστατικού σε ένα διάλυμα είναι ο λόγος της συγκέντρωσης μάζας αυτού του συστατικού *ρ<sub>i</sub>* (πυκνότητα αυτού του συστατικού στο μείγμα) προς την πυκνότητα του διαλύματος \rho.

: w_i = \frac{\rho_i}{\rho}.

### Μολαρική συγκέντρωση
Η σχέση με τη μοριακή συγκέντρωση είναι όπως αυτή που αναφέρθηκε παραπάνω, αντικαθιστώντας τη σχέση μεταξύ μάζας και μοριακής συγκέντρωσης:

: w_i = \frac{\rho_i}{\rho} = \frac{c_i M_i}{\rho},

όπου c_i είναι η μολαρική συγκέντρωση και M_i είναι η μολαρική μάζα του συστατικού i.

### Ποσοστό μάζας
Το ποσοστό μάζας ορίζεται ως το κλάσμα μάζας πολλαπλασιασμένο επί 100.

### Γραμμομοριακό κλάσμα
Το γραμμομοριακό κλάσμα x_i μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας τον τύπο

:x_i = \frac{w_i}{M_i} \bar{M},

όπου M_i είναι η μολαρική μάζα του συστατικού i και  \bar{M} είναι η μέση μολαρική μάζα του μείγματος.

Αντικατάσταση της έκφρασης των προϊόντων μολαρικής μάζας,

:x_i = \frac{\frac{w_i}{M_i}}{\sum_j \frac{w_j}{M_j}}.

## Χωρική διακύμανση και κλίση

Σε ένα χωρικά μη ομοιόμορφο μείγμα, το κλάσμα μάζας κλίσης προκαλεί το φαινόμενο της διάχυσης.

## Παραπομπές

Κατηγορία:Φυσικοχημεία
Κατηγορία:Θερμοδυναμική
Κατηγορία:Αναλυτική χημεία
Κατηγορία:Καύση