Fracción de volumen

Cantidad adimensional

En química y mecánica de fluidos , la fracción de volumen se define como el volumen de un constituyente Vi _dividido por el volumen de todos los constituyentes de la mezcla V antes de mezclar: ^[1] ${\displaystyle \varphi _{i}}$

${\displaystyle \varphi _{i}={\frac {V_{i}}{\sum _{j}V_{j}}}}$

Al ser adimensional , su unidad es 1; se expresa como un número, por ejemplo, 0,18. Es el mismo concepto que porcentaje en volumen (vol%) excepto que este último se expresa con un denominador de 100, por ejemplo, 18%.

La fracción en volumen coincide con la concentración en volumen en soluciones ideales donde los volúmenes de los constituyentes son aditivos (el volumen de la solución es igual a la suma de los volúmenes de sus ingredientes).

La suma de todas las fracciones en volumen de una mezcla es igual a 1:

${\displaystyle \sum _{i=1}^{N}V_{i}=V;\qquad \sum _{i=1}^{N}\varphi _{i}=1}$

La fracción en volumen (porcentaje en volumen, vol%) es una forma de expresar la composición de una mezcla con una cantidad adimensional ; la fracción de masa (porcentaje en peso, % en peso) y la fracción molar (porcentaje en moles , % en moles) son otras.

Concentración de volumen y porcentaje de volumen

El porcentaje en volumen es la concentración de un determinado soluto , medida en volumen, en una solución . Tiene como denominador el volumen de la mezcla en sí, como es habitual en las expresiones de concentración, ^[2] en lugar del total de los volúmenes de todos los componentes individuales antes de la mezcla:

${\displaystyle {\text{volume percent}}={\frac {\text{volume of solute}}{\text{volume of solution}}}\times 100\%={\text{volume concentration}}\times 100\%}$

El porcentaje en volumen se utiliza generalmente cuando la solución se prepara mezclando dos fluidos , como líquidos o gases . Sin embargo, los porcentajes son sólo aditivos para los gases ideales . ^[3]

El porcentaje en volumen ( vol% ) es una forma de expresar la composición de una mezcla con una cantidad adimensional ; la fracción de masa (porcentaje en peso, % en peso) y la fracción molar (porcentaje en moles , % en moles) son otras.

A temperatura ambiente, la mezcla de agua y etanol pierde volumen en cualquier proporción de mezcla.

En el caso de una mezcla de etanol y agua, que son miscibles en todas proporciones, la denominación de disolvente y soluto es arbitraria. El volumen de dicha mezcla es ligeramente menor que la suma de los volúmenes de los componentes. Así, según la definición anterior, el término "40% de alcohol por volumen" se refiere a una mezcla de 40 unidades de volumen de etanol con suficiente agua para obtener un volumen final de 100 unidades, en lugar de una mezcla de 40 unidades de etanol con 60 unidades. de agua. En realidad, el "agua suficiente" es un poco más de 60 unidades de volumen, ya que la mezcla de agua y etanol pierde volumen debido a la atracción intermolecular. ^{[ cita necesaria ]}

Relación con la fracción de masa

La fracción de volumen está relacionada con la fracción de masa ,

${\displaystyle Y_{i}\equiv {\frac {m_{i}}{\sum _{j}m_{j}}}={\frac {m_{i}}{m_{tot}}}}$

por

${\displaystyle Y_{i}={\frac {\rho _{i}\varphi _{i}}{\rho _{m}}},\rho _{i}\equiv {\frac {m_{i}}{V_{i}}},\rho _{m}\equiv \sum _{j}{\rho _{j}\varphi _{j}}}$

donde es la densidad de los constituyentes y es la densidad de la mezcla. ${\displaystyle \rho _{i}\ }$ ${\displaystyle \rho _{m}}$

Ver también

• Alcohol por volumen
• alcoholímetro
• a prueba de alcohol
• Propiedad molar aparente
• Para mezclas no ideales, consulte Volumen molar parcial y Cantidad molar en exceso.
• Porcentaje
• Fracción de masa (química)

Referencias

1. IUPAC , Compendio de terminología química , 2ª ed. (el "Libro de Oro") (1997). Versión corregida en línea: (2006–) "fracción de volumen". doi :10.1351/librooro.V06643
2. IUPAC , Compendio de terminología química , 2ª ed. (el "Libro de Oro") (1997). Versión corregida en línea: (2006–) "concentración". doi :10.1351/librooro.C01222
3. Porcentaje volumen-volumen, sitio web de Chembuddy