Volumenanteil
Allgemein ist der Volumenanteil oder Volumenbruch (Formelzeichen: υ, häufig auch φ) einer Komponente in einem Stoffgemisch das anteilige Volumen der Komponente an der Summe der Volumina aller Komponenten. Berechnet wird er über den Bruch mit dem Volumen der Komponente als Zähler und der Summe der Volumina aller Komponenten des Stoffgemisches als Nenner. Für ein Gemisch mit m Komponenten gilt also:
- $ \phi _{\text{Komponente}}={\frac {V({\text{Komponente}})}{\sum \limits _{k=1}^{m}{V(k^{\text{te}}{\text{Komponente}})}}} $
Für den häufigen Fall, dass nur eine einzelne Komponente in einem Lösungsmittel gelöst vorliegt (m = 2), gilt:
- $ \phi _{\text{Komponente}}={\frac {V({\text{Komponente}})}{V({\text{Komponente}})+V(\mathrm {L{\ddot {o}}sungsmittel} )}} $
Der Volumenanteil ist somit eine der möglichen Gehaltsangaben, ein Maß für das anteilige Volumen einer Komponente an der Summe aller Volumina. Beträgt der Volumenanteil 1 bzw. 100 %, liegt die entsprechende Komponente in Reinform vor; beträgt er 0, ist sie nicht im Gemisch enthalten.
In der Gasphase ist der Volumenanteil immer identisch mit dem Stoffmengenanteil (bei Vernachlässigung äußerer Kräfte, wie der Gravitation), da sich hier die Moleküle aller Stoffe gleichmäßig im Raum verteilen.
Multipliziert man den Volumenanteil mit 100 %, so lässt er sich auch in Form einer prozentualen Größe angeben; hierfür ist gelegentlich noch die veraltete, nicht DIN-gerechte Benennungen Volumenprozent (Abk.: Vol.-%) anzutreffen. Bei der Angabe der Zusammensetzung von Gasen oder der Angabe von Explosionsgrenzen ist diese Angabe noch durchaus verbreitet.
Anwendungsgebiete finden sich in verschiedenen Fachbereichen, vor allem der Chemie, aber auch beispielsweise in der Mineralogie und Petrologie. Hier dient der Volumenanteil dazu, die Zusammensetzung von Gesteinen oder Mineralen (Mischkristall) zu beschreiben, vor allem weil es bei einer optischen Erfassung von Dünnschliffen vergleichsweise einfach ist, das Volumen der einzelnen Komponenten zu messen.
Die Anwendung dieser Gehaltsangabe in der Chemie beschränkt sich meist auf Gemische, bei denen der zu lösende Stoff flüssig vorliegt (z. B. Ethanol in Wasser gelöst). Die Angabe des Gehalts eines Stoffs in einer Lösung als Volumenanteil wird allerdings häufig vermieden, da das Gesamtvolumen der Lösung grundsätzlich von der Summe der Einzelvolumina verschieden sein kann (vgl. Volumenkontraktion und Volumendilatation). Stattdessen verwendet man zweckmäßiger die Volumenkonzentration. Aus demselben Grund ist die Verwendung des Volumenanteils für poröse und lose Materialien ungeeignet. Wesentlich besser und ohne Schwierigkeiten bei der Definition lässt sich der Massenanteil ermitteln; diese Größe hat zudem noch den Vorteil, nicht von der Temperatur abhängig zu sein.