Objemový zlomek (objemový podíl) φ(X) látky X v soustavě je roven podílu objemu V(X), který měla látka X v soustavě obsažená v čistém stavu a celkovému objemu soustavy Vs:
(68) | . |
Soustavou je v předchozí definici myšlena např. libovolná směs (tedy i roztok). Objemový zlomek je bezrozměrná veličina.
Odvozené vztahy ze vztahu (68) jsou:
(69) | , |
(70) | , |
kde | V(X) | ..... | objem látky X obsažené v soustavě [ml] |
φ(X) | ..... | objemový zlomek látky X v soustavě [–] | |
Vs | ..... | objem soustavy [ml]. |
Objemový zlomek se používá k vyjadřování složení zejména soustav kapalin a plynů, neboť odměřování objemu kapalin a plynů je snadnější než jejich vážení. Objemový zlomek, stejně jako hmotnostní zlomek, nabývá hodnot od 0 do 1.
Všechny objemy musí být měřeny za stejných podmínek (protože objemový zlomek na rozdíl od hmotnostního závisí na teplotě a tlaku). Celkový objem soustavy nelze nahrazovat součtem objemů jednotlivých složek tvořících soustavu (tj. nelze obecně předpokládat tzv. aditivnost objemů), protože při vzniku kapalných roztoků může docházet k tzv. objemové kontrakci či objemové dilataci (zmenšení či zvětšení) výsledného objemu soustavy.
Např. Smícháním 1,318 ml 98 % roztoku kyseliny sírové a 4,990 ml vody získáme 6 ml 32 % roztoku této kyseliny.
Pokud bychom předpokláda-li aditivost objemů, je ýsledný objem soustavy je roven 1,318 + 4,990 ml = 6,308 ml.
Hodnota 6,308 ml výsledného objemu se však od celkového objemu soustavy 6 ml liší. Došlo totiž k objemové kontrakci (zmenšení) výsledného objemu 6,308 ml na celkový objem soustavy 6 ml.
Aditivnost objemů nelze předpokládat v těchto případech:
koncentrace míšených roztoků jsou relativně vysoké (např. když značně koncentrovaný roztok je ředěn čistým rozpouštědlem),
hustoty míšených roztoků jsou velmi rozdílné,
teploty míšených roztoků jsou velmi rozdílné.
Aditivnost objemů lze předpokládat při mísení plynů a u velmi zředěných roztoků.
V případě, že lze objemové změny při smíchání složek zanedbat (např. velmi zředěné roztoky), platí, že součet objemů všech složek Xi soustavy je roven celkovému objemu soustavy: (71). Jen v tomto případě můžeme definiční vztah (68) objemového zlomku upravit na tvar:
(72) | , |
kde | V(X) | ..... | objem látky X obsažené v soustavě [ml] |
..... | součet objemů všech látek Xi obsažených v soustavě [ml]. |
A jen tehdy platí, že součet objemových zlomků všech látek obsažených v soustavě je roven jedné:
(73) | . |
Častěji než pomocí objemových zlomků se udává složení soustavy v objemových procentech (nazývaných jinak též jako objemová procentuální koncentrace, objemová koncentrace, obsah v objemových procentech či objemový obsah látky v soustavě).
Objemové procento (objemová koncentrace) φ%(X) látky X v soustavě je definováno jako objemový zlomek φ(X) této látky násobený stem:
(74) | . |
Ze vztahu (74) lze odvodit následující vztah:
(75) | , |
kde | φ(X) | ..... | objemové procento látky X v soustavě [–] |
φ%(X) | ..... | objemový zlomek látky X v soustavě [%]. |
Pouze v případě, kdy lze objemové změny při smíchání složek soustav zanedbat platí, že součet objemových zlomků všech látek obsažených v soustavě je podle (73) roven jedné a tedy platí, že součet objemových procent všech látek obsažených v soustavě je roven 100%:
(76) | . |
Obecně však vzorec (76) neplatí!
Pro roztoky platí, že objemové procento udává objem rozpuštěné látky v ml ve 100 ml roztoku. Navíc platí, že celkový objem soustavy Vs lze označit jako objem roztoku . V případě roztoků lze tedy
definiční vztah objemového zlomku (68) zapsat též ve tvaru: (77),
vztah (69) ve tvaru: (78),
vztah (70) ve tvaru: (79),
a vztah (71) (pouze v případě zanedbání objemové kontrakce a dilatace !) ve tvaru: (80),
kde | φ(X) | ..... | objemový zlomek látky X v soustavě [–] |
V(X) | ..... | objem látky X obsažené v soustavě [ml] | |
..... | objem roztoku [ml] | ||
..... | součet objemů všech látek Xi obsažených v roztoku [ml]. |
Skutečnost, že např. φ%(X) = 20 % se vyjadřuje např. také jako: (objemový) obsah látky v soustavě je 20 % nebo 20 obj. % nebo 20 % V/V.
Malé obsahy látek v soustavě jsou v literatuře často udávány v jednotkách ppm a ppb.