ไม่ว่าคุณจะเตรียมน้ำเกลือล้างในห้องปฏิบัติการสอน หรือเจือจางแอลกอฮอล์ทำความสะอาดเข้มข้น เครื่องคำนวณสารละลายเปอร์เซ็นต์ก็เปลี่ยนอัตราส่วนมวลต่อปริมาตรที่ยุ่งยากให้เป็นตัวเลขเดียวที่ตรวจสอบได้ ใส่ค่าสองในสามอย่าง คือปริมาณตัวถูกละลาย ปริมาตรของสารละลาย และค่าเปอร์เซ็นต์ เครื่องคำนวณจะหาค่าที่ขาดหายให้ โดยไม่ต้องใช้พีชคณิตเลย คู่มือนี้อธิบายสูตรที่อยู่เบื้องหลังเครื่องมือ พร้อมตัวอย่างจริงแบบ w/v, w/w และ v/v และแสดงให้เห็นว่าแต่ละชนิดใช้เมื่อใดในห้องปฏิบัติการ
เครื่องคำนวณสารละลายเปอร์เซ็นต์ สูตรทำงานอย่างไร
ค่าเปอร์เซ็นต์ชนิดนี้แสดงจำนวนส่วนต่อร้อยส่วน คือมีตัวถูกละลายอยู่เท่าใดในสารละลายสำเร็จรูปทุก 100 หน่วย ห้องปฏิบัติการใช้สารละลายเปอร์เซ็นต์ทุกวัน ตั้งแต่น้ำเกลือล้างอย่างง่ายไปจนถึงรีเอเจนต์เข้มข้น ในทุกสูตรด้านล่าง ตัวหารคือปริมาตรรวมหรือมวลรวมของสารละลายสำเร็จรูป ไม่ใช่เฉพาะตัวทำละลายที่เติมเข้าไป เพราะแต่ละส่วนของสารละลายวัดได้ทั้งด้วยน้ำหนักและด้วยปริมาตร นักเคมีจึงแยกเป็นสามชนิดต่างกัน และการสับสนระหว่างสามชนิดนี้เป็นสาเหตุที่พบบ่อยที่สุดของความผิดพลาดในการคำนวณในห้องปฏิบัติการ
เครื่องมือนี้รองรับทั้งสามชนิด แต่การเข้าใจว่าเบื้องหลังเกิดอะไรขึ้นช่วยให้สังเกตได้ง่ายกว่ามากเมื่อผลลัพธ์ดูผิดปกติ สูตรสารละลายเปอร์เซ็นต์สรุปได้เป็นความสัมพันธ์เดียวที่เขียนซ้ำสามแบบด้านล่าง
เปอร์เซ็นต์น้ำหนักต่อปริมาตร หาค่า %w/v
เปอร์เซ็นต์น้ำหนักต่อปริมาตร (%w/v) ซึ่งบางครั้งเรียกว่าเปอร์เซ็นต์มวลต่อปริมาตร เป็นอัตราส่วนที่นักเคมีใช้บ่อยที่สุด เพราะเตรียมได้ง่ายด้วยเครื่องชั่งและกระบอกตวง
$$\%\,w/v = \frac{\text{มวลของตัวถูกละลาย}}{\text{ปริมาตรของสารละลาย}} \times 100$$
สารละลาย 10% w/v มีตัวถูกละลาย 10 g ต่อสารละลาย 100 mL ไม่ใช่ตัวทำละลาย 100 mL ซึ่งเป็นความผิดพลาดที่เกิดง่ายและเปลี่ยนผลลัพธ์ทุกขั้นตอนถัดไป
เปอร์เซ็นต์น้ำหนักต่อน้ำหนัก หาค่า %w/w
เปอร์เซ็นต์น้ำหนักต่อน้ำหนัก (%w/w) หรือที่เรียกว่าเปอร์เซ็นต์โดยมวล เปรียบเทียบมวลของตัวถูกละลายกับมวลรวมของสารละลายสำเร็จรูปโดยตรง
$$\%\,w/w = \frac{\text{มวลของตัวถูกละลาย}}{\text{มวลของสารละลาย}} \times 100$$
รีเอเจนต์เชิงพาณิชย์ เช่น กรดไฮโดรคลอริก 37% w/w ระบุบนฉลากแบบนี้ เพราะมวลไม่เปลี่ยนตามอุณหภูมิเหมือนปริมาตร ซึ่งเป็นข้อได้เปรียบจริงเมื่อต้องเก็บหรือขนส่งรีเอเจนต์
เปอร์เซ็นต์ปริมาตรต่อปริมาตร หาค่า %v/v
เปอร์เซ็นต์ปริมาตรต่อปริมาตร (%v/v) ใช้ได้เฉพาะเมื่อทั้งสองส่วนประกอบเป็นของเหลว
$$\%\,v/v = \frac{\text{ปริมาตรของตัวถูกละลาย}}{\text{ปริมาตรของสารละลาย}} \times 100$$
ตัวอย่างเช่น สารละลายเอทานอล 70% v/v ทำโดยนำของเหลวบริสุทธิ์ 70 mL มาเติมน้ำจนได้ปริมาตรสุดท้าย 100 mL เพราะของเหลวที่ผสมเข้ากันได้ไม่ได้มีปริมาตรรวมกันตรง ๆ แบบที่ของเหลวชนิดเดียวกันสองส่วนแยกกันรวมกัน
| ชนิดเปอร์เซ็นต์ | สมการ | สิ่งที่วัด | การใช้งานทั่วไป |
|---|---|---|---|
| w/v (น้ำหนัก/ปริมาตร) | มวลของตัวถูกละลาย ÷ ปริมาตรของสารละลาย × 100 | น้ำหนักและปริมาตร | น้ำเกลือ เดกซ์โทรส SDS |
| w/w (น้ำหนัก/น้ำหนัก) | มวลของตัวถูกละลาย ÷ มวลของสารละลาย × 100 | น้ำหนักและน้ำหนัก | กรดและเบสเข้มข้น |
| v/v (ปริมาตร/ปริมาตร) | ปริมาตรของตัวถูกละลาย ÷ ปริมาตรของสารละลาย × 100 | ปริมาตรและปริมาตร | สารละลายที่มีแอลกอฮอล์เป็นฐาน |