百分比浓度换算器(% w/v、% w/w、% v/v、ppm 与 mol/L 互转)
试剂瓶上写着 37%,方案里要求 12 mol/L,另一份 SOP 写 43.7% (w/v)—— 这三个说的是同一瓶浓盐酸。百分比浓度的麻烦不在算术,在于「%」有三种互不相同的定义, 而标签上通常不写是哪一种。
三种「%」,差的不是小数点
| 写法 | 定义 | 谁在用 |
|---|---|---|
| % (w/v) | 每 100 mL 溶液里有多少 g 溶质 | 生物实验室的默认,配 SDS、琼脂糖、NaCl 都是它 |
| % (w/w) | 每 100 g 溶液里有多少 g 溶质 | 试剂瓶标签、化工原料,浓酸浓碱几乎都是它 |
| % (v/v) | 每 100 mL 溶液里有多少 mL 溶质 | 液体配液体:乙醇、甘油、Triton |
w/v 和 w/w 之间差一个溶液密度:
% (w/v) = % (w/w) × 溶液密度 (g/mL)
浓盐酸标称 37%,那是 w/w;密度 1.18 g/mL,换成 w/v 是 43.7%。 把这两个数混用,配出来的浓度会差 18%——不多到让人起疑,也不少到没有影响。
有一条不需要任何前提的换算值得记住:
1% (w/v) = 10 g/L = 10 mg/mL (与物质无关,恒成立)
只有再往 mol/L 走的时候才需要分子量。
检验一下这套换算:浓盐酸应该是 12 M
37% (w/w) × 1.18 g/mL = 43.7 g/100 mL = 437 g/L,除以 HCl 的 36.46 g/mol 得 12.0 mol/L——正是教科书里浓盐酸的值。70% (v/v) 乙醇同理: 0.789 g/mL × 700 mL/L ÷ 46.07 g/mol = 12.0 mol/L,也等于无水乙醇 17.1 M 的 0.7 倍。 两个独立的已知值都对得上,说明中间的折算没有问题。
ppm 不总是等于 mg/L
ppm 的严格定义是质量比:百万分之一的质量,也就是 mg 溶质 / kg 溶液。
mg/L = ppm × 溶液密度 (kg/L)
稀水溶液密度接近 1 kg/L,所以 1 ppm ≈ 1 mg/L——这个近似在环境水样、缓冲液里 完全够用。但在浓盐水、有机溶剂、或者气体里,密度不是 1,直接划等号就错了。 本工具按严格定义算,密度默认填 1.00,你可以改。
乙醇不能「加水到总和」
配 70% 乙醇时,「70 mL 无水乙醇 + 30 mL 水」得不到 100 mL。 乙醇和水混合时氢键让分子靠得更紧,总体积会收缩—— 教科书里的经典例子是 50 mL 水加 50 mL 乙醇只得到约 97 mL。
所以正确的操作永远是定容:取 70 mL 无水乙醇,加水定容至 100 mL 刻度。 按前一种做法配出来的液体体积偏小、浓度偏高,而且偏多少取决于比例,不是一个固定值。
甘油、异丙醇、乙酸都有同样的问题。本工具只会告诉你「取多少、定容到多少」, 不会给你「再加多少溶剂」这个数——因为对这些溶剂来说那个数是错的。 水溶液里溶质体积可以忽略时,两种说法才等价。
X× 母液
「10×」不是浓度单位,是稀释倍数:配工作液时取 1 份母液定容至 10 份。 注意是取 1 份定容至 10 份(1 份母液 + 9 份溶剂),不是 1 份加 10 份溶剂—— 后者得到的是 11 倍稀释。母液里的所有成分会被同一个倍数稀释,缓冲盐也不例外。
相关工具
已知分子量做浓度—体积—质量三者互求见 摩尔浓度换算; 母液稀释与系列稀释见 稀释计算器; 按目标 pH 配缓冲对见 缓冲液配制; 核酸的 OD260 与 ng/pmol 换算见 核酸浓度换算。
常见问题
% (w/v) 和 % (w/w) 到底差在哪?
分母不同。% (w/v) 是每 100 **mL 溶液**里多少 g 溶质,% (w/w) 是每 100 **g 溶液**里多少 g,两者相差一个溶液密度:% (w/v) = % (w/w) × 密度 (g/mL)。生物实验室默认 w/v,而试剂瓶标签(浓盐酸 37%、浓氨水 25%)几乎都是 w/w。浓盐酸密度 1.18,37% (w/w) 其实是 43.7% (w/v),混用会差 18%。
0.9% 生理盐水是多少 mM?
154 mM。0.9% (w/v) = 9 g/L,NaCl 分子量 58.44,9 ÷ 58.44 = 0.154 mol/L。这个数值本身就是常见的验算锚点——如果你算出来不是 154 mM 左右,多半是把 0.9% 当成了 w/w,或者分子量填错了。
1% 到底等于多少 g/L?需要知道是什么物质吗?
不需要。**1% (w/v) 恒等于 10 g/L,也等于 10 mg/mL**,与是什么物质无关——因为定义就是每 100 mL 多少 g。只有再往 mol/L 走时才需要分子量。1% (w/w) 才需要密度。
ppm 就是 mg/L 吗?
在稀水溶液里近似成立,严格说不是。ppm 的定义是**质量比**——百万分之一的质量,即 mg 溶质 / kg 溶液。换成 mg/L 要乘溶液密度(kg/L)。水溶液密度接近 1,所以 1 ppm ≈ 1 mg/L,环境水样和缓冲液里够用;浓盐水、有机溶剂、气体里不成立。
配 70% 乙醇,是不是 70 mL 乙醇加 30 mL 水?
不是。乙醇和水混合时氢键把分子拉得更近,总体积会收缩——经典例子是 50 mL 水加 50 mL 乙醇只得到约 97 mL。所以正确做法是**定容**:取 70 mL 无水乙醇,加水到 100 mL 刻度为止。按「70 + 30」配出来体积偏小、浓度偏高,偏差幅度还随比例变化。甘油、异丙醇、乙酸都有同样问题,所以本工具只给「取多少、定容到多少」,不给「再加多少溶剂」。
10× 母液配工作液,是 1 份加 10 份还是 1 份加 9 份?
取 1 份**定容至** 10 份,也就是 1 份母液加 9 份溶剂。1 份加 10 份得到的是 11 倍稀释,浓度会低 9%。另外注意母液里的**所有**成分都被同一个倍数稀释,缓冲盐、EDTA、去污剂都不例外——想单独调其中一样,就不能靠稀释母液来实现。
为什么工具算出来的 mol/L 和试剂说明书上的对不上?
先检查三处:一是标签上的 % 是 w/w 还是 w/v(浓酸浓碱通常是 w/w,要填溶液密度);二是分子量填的是无水物还是结晶水合物(CuSO₄ 是 159.6,CuSO₄·5H₂O 是 249.7,差 56%);三是液体试剂的 % (v/v) 需要的是**溶质**密度而不是溶液密度。这三项里任意一项填错,结果都会差到看起来仍然合理的程度。