Hmotnostní zlomek (hmotnostní podíl) w(X) látky X v soustavě je roven podílu hmotnosti m(X) této látky obsažené v soustavě a celkové hmotnosti ms soustavy:
(55) | . |
Soustavou je v předchozí definici myšlena např. libovolná směs (tedy i roztok) nebo chemická sloučenina. Hmotnostní zlomek je bezrozměrná veličina, která nabývá hodnot od 0 do 1.
Odvozené vztahy ze vztahu (55) jsou:
(56) | , |
(57) | , |
kde | m(X) | ..... | hmotnost látky X obsažené v soustavě [g] |
w(X) | ..... | hmotnostní zlomek látky X v soustavě [–] | |
ms | ..... | hmotnost soustavy [g]. |
Protože součet hmotností všech látek Xi obsažených v soustavě je roven celkové hmotnosti soustavy (tedy (58)), můžeme vztah (55) upravit na tvar:
(59) | , |
kde | m(X) | ..... | hmotnost látky X obsažené v soustavě [g] |
..... | součet hmotností všech látek Xi obsažených v soustavě [g]. |
Ze vztahů (58) a (59) vyplývá: .
Platí tedy, že součet hmotnostních zlomků všech látek obsažených v soustavě je roven jedné:
(60) | . |
Častěji než pomocí hmotnstních zlomků se udává složení soustavy v hmotnostních procentech (nazývaných jinak též jako procentuální koncentrace, procentová koncentrace, obsah v hmotnostních procentech, hmotnostní obsah, procentový obsah – krátce obsah látky v soustavě).
Hmotnostní procento (procentuální koncentrace) w%(X) látky X v soustavě je definováno jako hmotnostní zlomek w(X) této látky násobený stem:
(61) | . |
Z předchozí definice (61) lze odvodit následující vztah:
(62) | , |
kde | w(X) | ..... | hmotnostní zlomek látky X v soustavě [–] |
w%(X) | ..... | hmotnostní procento látky X v soustavě [%]. |
Protože součet hmotnostních zlomků všech látek obsažených v soustavě je podle (60) roven jedné, platí, že součet hmotnostních procent všech látek obsažených v soustavě je roven 100 %:
(63) | . |
Pro roztoky platí, že hmotnostní procento udává hmotnost látky v gramech, která je rozpuštěna ve 100 gramech roztoku. Navíc platí, že celkovou hmotnost soustavy ms lze označit jako hmotnost roztoku . V případě roztoků lze tedy
definiční vztah hmotnostního zlomku (55) zapsat též ve tvaru: (64),
vztah (56) ve tvaru: (65),
vztah (57) ve tvaru: (66),
a vztah (58) ve tvaru: (67),
kde | w(X) | ..... | hmotnostní zlomek látky X v roztoku [–] |
m(X) | ..... | hmotnost látky X obsažené v roztoku [g] | |
..... | hmotnost roztoku [g] | ||
..... | součet hmotností všech látek Xi obsažených v roztoku [g]. |
Skutečnost, že např. w%(X) = 20 % se vyjadřuje např. také jako: (hmotnostní) obsah látky v soustavě je 20 % nebo 20 hmot. % nebo 20 % m/m.
Malé obsahy látek v soustavě jsou v literatuře často udávány v jednotkách ppm a ppb:
ppm (parts per million) | znamenající 10-4 % či hmotnost složky v mg na 1 kg soustavy či v μg na 1 g soustavy |
ppb (parts per billion) | znamenající 10-7 % či hmotnost složky v ng na 1 g soustavy |
Podle norem ISO by se správně termíny „koncentrace v hmotnostních procentech“ a „procentuální koncentrace“ neměly používat (stejně tak „koncentrace v objemových procentech“ a „objemová koncentrace“). Koncentrace je totiž jen jedním z možných vyjádření složení roztoku. Lépe by se tedy mělo používat „složení soustavy v hmotnostních procentech“ a „procentový obsah látky v soustavě“.
Navíc definice hmotnostního procenta v předcházejícím textu vypadá jako definice samostatné chemické veličiny, což není úplně správné. Ve skutečnosti totiž nejde o veličinu jinou než hmotnostní zlomek, ale jedná se pouze o hmotnostní zlomek vyjádřený v jednotkách – v procentech.
Jednotky ppm a ppb se správně také již nemají používat. Stejně tak se oficiálně mezinárodně normalizované jednotky nesmějí upravovat přidáním indexů nebo jiných informací. Není tedy správné zapisovat 20 hmot. % nebo 20 % m/m (ani 20 obj. % nebo 20 % V/V ).
Nedoporučované jednotky a přídavné informace z třetí části této poznámky nejsou dále ve cvičebnici používány. Avšak v souladu s většinou současných středoškolských učebnic jsou ve cvičebnici používány termíny „koncentrace v hmotnostních procentech“ a „procentuální koncentrace“ . Je tak umožněno studentům propojení témat probíraných v jejich učebnicích s cvičebnicí elektronickou.