- Característiques i símbol
- Com es calcula
- exemples
- exemple 1
- exemple 2
- exercicis
- exercici 1
- exercici 2
- exercici 3
- referències
La fracció molar és una forma d'expressar la concentració dels elements presents en un compost, o la concentració d'un compost en una mescla.
La fracció molar dels elements d'un compost és definida com un quocient entre el nombre de mols de cada un dels diferents elements presents en el compost i el nombre total de mols d'ells.
Educació per a la determinació de la fracció molar. Font: Gabriel Bolívar.
Per exemple: si un compost presenta un element A i un element B, la fracció molar d'A és nombre de mols d'A dividit entre el nombre de mols d'A més el nombre de mols de B. Similarment, per a la fracció molar de B es realitza la mateixa operació però col·locant en el numerador els mols de B.
Aquesta operació es representa a la imatge superior. La suma de les fraccions molars és igual a 1 (un). La fracció molar és un nombre sense dimensions (adimensional). Moltes lleis poden expressar-se en funció d'elles, com la Llei de Dalton.
Característiques i símbol
El valor de la fracció molar és independent de la temperatura i en una barreja de gasos ideals pot utilitzar-se per calcular les pressions parcials de cada un dels gasos presents en la barreja dels gasos; tal com ho assenyala la llei de Dalton.
La fracció molar se sol representar o simbolitzar amb una lletra ics majúscula (X) en la part dreta, com un subíndex, es col·loca el símbol de l'element o la fórmula de l'compost si es té una barreja de compostos.
Com es calcula
Si es coneix el nombre de mols per a cada un dels elements que formen un compost determinat, sumant els mols dels elements es pot obtenir el nombre de mols totals que hi ha al compost.
Després, per obtenir la fracció molar de cada element, es divideix el nombre dels seus mols entre el nombre de mols totals presents en el compost. La suma dels valors de la fracció molar dels diferents elements és igual a la unitat (1).
exemples
Els següents són exemples d'usos de la fracció molar.
exemple 1
La molalitat d'una solució, expressada com mols de solut per quilogram d'aigua, es pot transformar en la fracció molar de l'solut. Per a això, es converteixen els 1.000 g d'aigua en mols d'aigua, simplement dividint la massa d'aigua de 1.000 g entre el pes molecular de l'aigua (18 g / mol).
Després, dividint el nombre de mols de el solut entre el nombre de mols d'aigua més els de el solut, s'obtindrà la fracció molar de l'solut.
Per exemple, la substància A té una molalitat de 0,03 m. Això vol dir que té 0,3 mols d'A dissolts en un quilogram d'aigua. Un quilogram d'aigua correspon a 55,55 mols d'aigua (1.000 g ÷ 18g / mol). Així, la fracció molar d'A ve a ser:
X (A) o X A = 0,03 ÷ (55,55 + 0,03)
= 0,0005398 o 5,398 · 10 -4
exemple 2
Càlcul de les pressions parcials dels gasos en funció de les seves fraccions molars. La Llei de la Pressions parcials va ser enunciada per Dalton i assenyala que en una barreja de gasos cada gas exerceix la seva pressió tal com si ocupés tot el volum de la barreja dels gasos.
La pressió total de la mescla de gasos és la suma de les pressions exercides, per separat, per cada un dels gasos que formen part de la barreja de gasos.
L'atmosfera està constituïda principalment per una barreja de quatre gasos: nitrogen, oxigen, anhídrid carbònic i vapor d'aigua, exercint cadascun per separat, les següents pressions parcials:
Nitrogen: 596 mmHg
Oxigen: 158 mmHg
Anhídrid carbònic: 0,3 mmHg
Vapor d'aigua: 5,7 mmHg.
La qual cosa produeix un valor de la pressió atmosfèrica de 760 mmHg. Mitjançant l'ús d'aquestes pressions dels gasos es pot calcular els següents valors dels seus fraccions molars:
nitrogen
X N2 = 596 mmHg / 760 mmHg
= 0,7842
oxigen
X O2 = 158 mmHg / 760 mmHg
= 0,2079
anhídrid carbònic
X CO2 = 0,3 mmHg / 760 mmHg
= 0,00039
Vapor d'aigua
X H2O = 5,7 mmHg / 760 mmHg
= 0,075
En forma recíproca, es pot calcular la pressió parcial de cada un dels gasos presents en una mescla, multiplicant el valor del seu fracció molar per la pressió total exercida per la barreja gasosa.
exercicis
exercici 1
Quina és la fracció molar d'una dissolució de metanol (CH 3 OH) i aigua (H 2 O) que conté 145 g de CH 3 OH i 120 g de H 2 O? Pesos moleculars: CH 3 OH = 32 g / mol i aigua = 18 g / mol.
Calculem primer els mols de metanol i aigua:
Moles de CH 3 OH = 145 g · 1 mol CH 3 OH ÷ 32 g de CH 3 OH
= 4,53 mol CH 3 OH
Moles d'H 2 O = 120 g · 1 mol d'H 2 O ÷ 18 g de H 2 O
= 6,67 mol H 2 O
Després calculem els mols totals:
Moles totals de CH 3 OH i H 2 O = 4,53 + 6,67
= 11,2 mols
I així vam determinar les fraccions mols de el metanol i de l'aigua:
X (CH 3 OH) = 4,53 mols / 11,2 mols
= 0,404
X (H 2 O) = 6,67 mols / 11,2 mols
= 0,596
exercici 2
Una barreja de 1,56 mols de nitrogen (N 2) i 1,2 mols d'oxigen (O 2) exerceix una pressió de 0,8 atmosferes (atm). Calcular la pressió parcial exercida per cadascun dels gasos.
El primer pas en la resolució de el problema és el càlcul de les fraccions molars dels gasos. En una segona etapa s'obtenen les pressions parcials exercides pels gasos, multiplicant la seva fracció molar per la pressió total exercida per la barreja de gasos.
Fracció molar d'el nitrogen:
X N2 = 1,56 mols / (1,56 mols + 1,2 mols)
= 0,565
Fracció molar d'l'oxigen:
X O2 = 1,2 mols / (1,56 mols + 1,2 mols)
= 0,435
I finalment calculem les pressions parcials de cada gas:
P N2 = X N2 · P T
= 0,565 · 0,8 atm
= 0,452 atm
P O2 = X O2 · P t
= 0,435 · 0,8 atm
= 0,348 atm
exercici 3
Quina és la fracció molar de l'formaldehid (CH 2 O) si 23 g de el compost són dissolts en 4 mols de tetraclorur de carboni (CCl 4)? Pes molecular de CH 2 O = 30,03 g / mol.
Calculem primer els mols de formaldehid:
Moles CH 2 O = 23 g CH 2 O · 1 mol CH 2 O ÷ 30,03 g CH 2 O
= O, 766 mols
I per segona calculem la fracció molar:
X CH2OH = 0,766 mols CH 2 OH / (0,766 mols CH 2 OH + 4 mols CCl 4)
= 0,161
referències
- Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Química. (8va ed.). Cengage Learning.
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (11 de febrer de 2020). What Is a Mole Fraction? Recuperat de: thoughtco.com
- Wikipedia. (2020). Mole fraction. Recuperat de: en.wikipedia.org
- CK-12 Foundation. (16 d'octubre de al 2019). Mole Fraction. Chemistry LibreTexts. Recuperat de: chem.libretexts.org
- Chris Deziel. (12 de novembre del 2018). How to Calculate a Mole Fraction. Recuperat de: sciencing.com