wt%とは何か？通常のパーセンテージとの違い

wt%（重量パーセント）という単位について聞き慣れない方も多いかもしれませんが、これは化学分野でよく使用される特定の「濃度」を示すための単位です。

一般的なパーセンテージとは何が違うのでしょうか？

この記事では、wt%の詳しい意味や計算方法を解説し、普通のパーセンテージとの違いを明らかにします。

また、vol%などの他の関連単位との比較を通じて、濃度についての理解を深めていきます。

例えば、100gの食塩水に10gの食塩が溶けている場合、その食塩の濃度はどのように表されるのでしょうか？

この問題を解析することで、wt%についての理解を深め、濃度を計算するスキルを身につけましょう！

重量パーセント（wt%）と通常のパーセンテージの違いとは？

重量パーセント（wt%）は、ある成分が混合物全体の質量に対してどれだけの割合で存在するかをパーセンテージで表します。

具体的には、全体の重量を100と仮定した場合、特定の成分が占める重量の割合を示します。

通常のパーセンテージと重量パーセントの違いについて説明します。

通常のパーセンテージは、全体を100分の1で示す一般的な方法です。

一方、重量パーセント（wt%）は質量を基に計算されるため、特に質量が重要視される場合に使用されます。

重量パーセントの計算方法は次の式で表されます：

$\text{wt%} = \left(\frac{\text{溶質の質量}}{\text{溶液全体の質量}}\right) \times 100$

ここで「溶質」とは、溶液に溶けている物質のこと（例：砂糖）、そして「溶液」とはその溶質を含む液体全体（例：砂糖水）を指します。

例えば、水100gに砂糖10gが溶けている場合のwt%は以下のように計算されます：

$(10g110g)×100=約9.1%\left(\frac{10g}{110g}\right) \times 100 = 約9.1\%$

この計算式により、wt%は質量に基づく割合を明確に示す便利な手段となります。

重量パーセント（wt%）と体積パーセント（vol%）は、どちらも溶液の濃度を表す方法ですが、表される内容が異なります。

重量パーセント（wt%）は、溶質の質量が溶液全体の質量に対して占める割合を示し、体積パーセント（vol%）は、溶質の体積が溶液全体の体積に対して占める割合を示します。

例えば、100mLの水に10mLのエタノールを混ぜた場合を考えてみましょう。

この場合、エタノールの重量パーセント（wt%）は、エタノールの質量が全体の質量に占める割合を表します。

一方、エタノールの体積パーセント（vol%）は、エタノールの体積が全体の体積に占める割合を示します。

このように、重量パーセントと体積パーセントはそれぞれ質量と体積の割合を示すため、使い分けが重要です。

問題: 5gの食塩を95gの水に混ぜると、溶液の重量パーセント（wt%）はどれくらいになりますか？

解法: 重量パーセントは次の式で計算します:

$\text{wt%} = \left(\frac{\text{溶質の質量}}{\text{溶液の総質量}}\right) \times 100$

ここで溶質は食塩5g、溶液の総質量は食塩と水を合わせた100gです。したがって、計算結果は

$(5100)×100=5%\left(\frac{5}{100}\right) \times 100 = 5\%$

問題: 100gの食塩水で10wt%の濃度を持つ場合、その中に含まれる食塩は何gですか？

解法: 10wt%の食塩水とは、全体の10%が食塩であることを意味します。したがって、食塩の量は

$100g \times 0.10 = 10g$

問題: 1リットルの20wt%エタノール水溶液を作るには、エタノールと水はそれぞれ何グラム必要ですか？

エタノールの密度は0.789 g/cm³とします。

解法:

エタノールの必要量を求める: 溶液全体の20%がエタノールの質量です。つまり、 $(20100)×1000g=200g\left(\frac{20}{100}\right) \times 1000g = 200g$
エタノールの体積を計算する: エタノールの体積は
$200g0.789g/cm3=約253.5mL\frac{200g}{0.789 g/cm^3} = 約253.5mL$ です。
水の必要量を求める: 1000mLの溶液を作るため、水は $1000 m L - 253.5 m L = 746.5 m L$
水の質量を計算する: 水1mLの質量は約1gですから、水の質量は746.5gです。