Массовая доля примесей

В природе чаще всего мы встречаемся с веществами, которые содержат примеси других веществ. Однако в некоторых областях техники использование материалов с примесями недопустимо. Например, в микросхеме компьютера используют особо чистый кристалл кремния, в атомной энергетике – только очень чистое ядерное топливо.

Вещество, которое содержит посторонние компоненты, является смесью, а сами компоненты называются примесями. Чем меньше таких примесей, тем чище вещество.

Вещество, содержащее примеси, называется техническим образцом, или просто образцом.

Степень чистоты вещества выражают массовой долей основного компонента, или массовой долей примесей.

Таким образом, массовая доля примесей – это отношение массы примесей к массе образца.

Если нужно выразить массовую долю основного вещества в образце, то следует массу основного вещества разделить на массу всего образца.

Сумма массовых долей основного вещества и примесей равна 1, или 100 %. Соответственно, масса образца равна массе основного вещества и массе примесей.

ω (осн. в-ва) + ω (примесей) = 1, или 100 %

m (образца) = m (осн. в-ва) + m (примесей)

Решим несколько задач.

Природная самородная сера содержит 8 % примесей. Какая масса чистой серы содержится в 1 т природного образца?

По условию задачи даны массовая доля примесей (8 %) и масса природного образца (1 т). Найдём массу примесей в образце. Для этого массу образца нужно умножить на массовую долю примесей, то есть 1 тонну умножить на 0,08. Получим 0,08 т.

Для того, чтобы найти массу серы, следует из массы природного образца вычесть массу примесей, то есть из 1 т вычесть 0,08 т. Получим 0,92 т. Таким образом, в 1 т природного образца серы содержится 0,92 т серы.

При очистке медного купороса получилось 300 мг примесей, что составило 4 % от массы образца. Определите массу технического медного купороса, который подвергли очистке.

Из условия задачи известны масса примесей и массовая доля примесей. Найти нужно массу образца. Чтобы найти массу образца, следует массу примесей разделить на массовую долю примесей, то есть 0,3 г разделить на 0,04. И получим 7,5 г. Таким образом, масса технического медного купороса равна 7,5 г.

Решим более сложную задачу. Для изготовления полупроводниковых батарей используется сверхчистый кремний. Массовая доля примесей в нём не должна превышать 0,0000000001 %. Годится ли для данных целей кремний, в 20 кг которого содержится 0,05 мг примесей?

В условии задачи даны масса образца кремния (20 кг) и масса примесей (0,05 мг). Найдём массовую долю примесей в образце кремния. Для этого 0,00005 г следует разделить на 20 000 г, получается 0,0000000025, или 0,00000025 %. Следовательно, данный образец кремния не может быть использован для изготовления полупроводниковых батарей.