La fracció molar és una mesura utilitzada en química per representar la proporció d'un component en una mescla en relació amb el total de components presents. Es calcula dividint la quantitat d'un component per la suma de les quantitats de tots els components de la mescla.
Per exemple, si tenim una mescla d'aigua i alcohol, i la quantitat d'aigua és de 100 g i la quantitat d'alcohol és de 50 g, la fracció molar d'aigua seria de 0,66 (100 g / (100 g + 50 g)) i la fracció molar d'alcohol seria de 0,33 (50 g / (100 g + 50 g)).
Els exercicis que impliquen fraccions molars poden incloure la determinació de la fracció molar de diferents components d'una mescla, l'ús de fraccions molars per calcular la quantitat d'un component necessària per aconseguir una concentració determinada i més. La pràctica amb exercicis és essencial per entendre i aplicar correctament el concepte de fracció molar.
Mètode per calcular la fracció molar en substàncies utilitzant una fórmula simple.
La fracció molar és una manera d'expressar la quantitat d'una substància determinada en una mescla. Per calcular la fracció molar d'una substància en una mescla, simplement dividiu la quantitat de la substància per la quantitat total de la mescla. La fórmula per calcular la fracció molar és:
Fracció molar = quantitat de substància / quantitat total de mescla
Per exemple, si tenim una barreja d'aigua i sal, i la quantitat d'aigua és de 50 g i la quantitat de sal és de 30 g, la fracció molar de l'aigua seria:
Fracció molar d'aigua = 50 g / (50 g + 30 g) = 50 g / 80 g = 0,625
Per calcular la fracció molar de la sal, simplement resteu la fracció molar de l'aigua d'1, ja que la suma de les fraccions molars de totes les substàncies d'una mescla sempre és igual a 1.
Ara que ja entens com calcular la fracció molar de les substàncies, intenta resoldre alguns exercicis per practicar i consolidar els teus coneixements sobre aquest tema.
Comprendre les proporcions de substàncies en solucions mitjançant fraccions molars.
La fracció molar és una manera d'expressar la concentració d'una substància en una solució, tenint en compte la proporció de molècules d'aquesta substància respecte al total de molècules presents. Per calcular la fracció molar d'una substància, simplement dividiu el nombre de mols de la substància pel nombre total de mols de la solució.
Per exemple, si tenim una solució amb 2 mols de solut A i 3 mols de solut B, el càlcul de la fracció molar del solut A seria 2 / (2 + 3) = 0,4. Això significa que el 40% de les molècules de la solució són solut A.
Per practicar el càlcul de fraccions molars, podem resoldre alguns problemes. Per exemple, si tenim una solució amb 0,5 mols de solut C i 1,5 mols de solut D, quina és la fracció molar del solut D? La fracció molar del solut D seria 1,5 / (0,5 + 1,5) = 0,75, cosa que significa que el 75% de les molècules de la solució són solut D.
Comprendre les proporcions de les substàncies en solucions mitjançant fraccions molars és essencial per a diversos processos químics, com ara la preparació de solucions, el càlcul de reaccions químiques i la determinació de les propietats fisicoquímiques de les substàncies. Per tant, és important practicar el càlcul de fraccions molars per aprofundir en la comprensió d'aquest tema.
Descobreix la fórmula per calcular la concentració molar d'una solució de manera senzilla.
La concentració molar d'una solució és una mesura important en química, que representa la quantitat de solut present en relació amb el volum total de la solució. Per calcular la concentració molar, utilitzem la fórmula senzilla:
Concentració molar (M) = Quantitat de solut (mol) / Volum de solució (L)
Per exemple, si tenim 2 mols de solut dissolts en 1 litre de solució, la concentració molar seria de 2 M.
La fracció molar, al seu torn, és una altra mesura important que representa la proporció d'un component en relació amb la solució total. Per calcular la fracció molar del component A, fem servir la fórmula:
Fracció molar d'A = Mol d'A / Mol total
Per exemple, si tenim 2 mols de la substància A i 3 mols de la substància B en una solució, la fracció molar d'A seria 2/5.
Ara que ja entens com calcular la concentració molar i la fracció molar, què et sembla practicar amb alguns exercicis?
Trobar la quantitat de mols en una substància mitjançant càlculs senzills.
Per trobar el nombre de mols d'una substància, cal utilitzar la fórmula matemàtica correcta. El nombre de mols d'una substància es pot calcular a partir de la massa de la substància i la seva massa molar. La massa molar és la massa d'un mol d'àtoms, ions o molècules d'una substància i s'expressa en g/mol.
Per calcular el nombre de mols, simplement dividim la massa de la substància per la seva massa molar. Per exemple, si tenim 10 grams d'aigua (H2O), la massa molar de la qual és de 18 g/mol, podem calcular el nombre de mols de la següent manera:
Quantitat de mols = Massa de la substància / Massa molar
Quantitat de mols = 10 g / 18 g/mol
Quantitat de mols = 0,555 mol
Per tant, tenim 0,555 mols d'aigua en 10 grams de la substància.
La fracció molar d'una substància en una mescla és la relació entre el nombre de mols d'aquesta substància i el nombre total de mols de la mescla. La fracció molar es pot calcular dividint el nombre de mols de la substància pel nombre total de mols de la mescla.
Per exemple, si tenim una mescla de 2 mols d'aigua i 3 mols d'alcohol, la fracció molar de l'aigua seria:
Fracció molar d'aigua = Mol d'aigua / Mol total
Fracció molar de l'aigua = 2 mol / (2 mol + 3 mol)
Fracció molar de l'aigua = 2/5
Així, la fracció molar d'aigua en aquesta mescla seria de 2/5.
Per practicar i reforçar el concepte de fracció molar, és important fer exercicis que impliquin calcular el nombre de mols i fraccions molars en diferents substàncies i mescles. Amb la pràctica, es fa més fàcil entendre i aplicar aquests conceptes a la resolució de problemes químics.
Fracció molar: com es calcula, exemples, exercicis
A fracció molar és una manera d'expressar la concentració d'elements presents en un compost o la concentració d'un compost en una mescla.
La fracció molar dels elements d'un compost es defineix com el quocient entre el nombre de mols de cadascun dels diferents elements presents en el compost i el nombre total de mols d'aquests.
Per exemple: si un compost té un element A i un element B, la fracció molar d'A és el nombre de mols d'A dividit pel nombre de mols d'A més el nombre de mols de B. De la mateixa manera, per a la fracció molar de B es realitza la mateixa operació, però col·locant els mols de B al numerador.
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 adimensional. Moltes lleis es poden expressar en termes d'aquestes, com ara la llei de Dalton.
Característiques i símbol
El valor de la fracció molar és independent de la temperatura i, en una mescla de gasos ideal, es pot utilitzar per calcular les pressions parcials de cadascun dels gasos presents a la mescla de gasos; tal com estableix la llei de Dalton.
La fracció molar se sol representar o simbolitzar amb una X majúscula (X), a la dreta, com a subíndex, es col·loca el símbol de l'element o la fórmula del compost si es té una mescla de compostos.
Com es calcula
Si es coneix el nombre de mols de cadascun dels elements que formen un compost determinat, sumant els mols dels elements es pot obtenir el nombre total de mols que existeixen en el compost.
Així doncs, per obtenir la fracció molar de cada element, el nombre dels seus mols es divideix pel nombre total de mols presents al 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 en mols de solut per quilogram d'aigua, es pot convertir a la fracció molar del solut. Per fer-ho, convertiu 1.000 g d'aigua a mols d'aigua simplement dividint la massa de 1.000 g d'aigua pel pes molecular de l'aigua (18 g/mol).
Aleshores, dividint el nombre de mols de solut pel nombre de mols d'aigua més els de solut, s'obtindrà la fracció molar de solut.
Per exemple, la substància A té una molalitat de 0,03 m. Això significa que teniu 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 ± 18 g/mol). Per tant, la fracció molar d'A esdevé:
X (A) o X A = 0,03 ÷ (55,55 + 0,03)
= 0,0005398 o 5,39810 -4
Exemple 2
Càlcul de les pressions parcials dels gasos en funció de les seves fraccions molars. La llei de les pressions parcials va ser enunciada per Dalton i estableix que en una mescla de gasos, cada gas exerceix la seva pressió com si ocupés tot el volum de la mescla.
La pressió total de la mescla de gasos és la suma de les pressions exercides, per separat, per cadascun dels gasos que formen la mescla de gasos.
L'atmosfera està composta principalment d'una mescla de quatre gasos: nitrogen, oxigen, diòxid de carboni i vapor d'aigua, cadascun dels quals exerceix les següents pressions parcials per separat:
Nitrogen: 596 mmHg
Oxigen: 158 mmHg
Diòxid de carboni: 0,3 mmHg
Vapor d'aigua: 5,7 mmHg.
Això dóna un valor de pressió atmosfèrica de 760 mmHg. Utilitzant aquestes pressions de gas, es poden calcular els següents valors per a les seves fraccions molars:
Nitrogen
X N2 = 596 mmHg / 760 mmHg
= 0,7842
Oxigen
X O2 = 158 mmHg / 760 mmHg
= 0,2079
Diòxid de carboni
X CO2 = 0,3 mmHg / 760 mmHg
= 0,00039
Vapor
X H2O = 5,7 mmHg / 760 mmHg
= 0,075
Per contra, la pressió parcial de cadascun dels gasos presents en una mescla es pot calcular multiplicant el valor de la seva fracció molar per la pressió total exercida per la mescla de gasos.
Exercicis
Exercici 1
Quina és la fracció molar d'una mescla de metanol (CH 3 OH) i aigua (H 2 O) solució que conté 145 g de CH 3 OH i 120 g d'H 2 Els pesos moleculars: CH 3 OH = 32 g/mol i aigua = 18 g/mol.
Primer calculem els mols de metanol i aigua:
Mols de CH 3 OH = 145 g · 1 mol CH 3 OH ÷ 32 g de CH 3 OH
= 4,53 mols de CH 3 OH
Mols d'H 2 O = 120 g · 1 mol d'H 2 O ÷ 18 g d'H 2 O
= 6,67 mol de H2O
Aleshores calculem els mols totals:
Mols totals de CH 3 OH i H 2 O = 4,53 + 6,67
= 11,2 mols
I així determinem les fraccions molars de metanol i 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 mescla d'1,56 mols de nitrogen (N 2 ) i 1,2 mols d'oxigen (O 2 ) exerceix una pressió de 0,8 atmosferes (atm). Calcula la pressió parcial exercida per cadascun dels gasos.
El primer pas per resoldre el problema és calcular les fraccions molars dels gasos. En un segon pas, les pressions parcials exercides pels gasos s'obtenen multiplicant la seva fracció molar per la pressió total exercida per la mescla de gasos.
Fracció molar de nitrogen:
X N2 = 1,56 mols / (1,56 mols + 1,2 mols)
= 0,565
Fracció molar d'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 del formaldehid (CH 2 O) si es dissolen 23 g del compost en 4 mols de tetraclorur de carboni (CCl 4 )? Pes molecular de CH 2 O = 30,03 g/mol.
Primer calculem els mols de formaldehid:
Mols de CH 2 O = 23 g CH 2 O · 1 mol CH 2 O ÷ 30,03 g CH 2 S
= 766 mols
I per al segon calculem la fracció molar:
X CH2OH = 0,766 mols de CH 2 OH / (0,766 mols CH 2 OH + 4 mols de CCl 4 )
= 0,161
Referències
- Whitten, Davis, Peck i Stanley. (2008). Química (8a ed.). CENGAGE Learning.
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (11 de febrer de 2020). Què és una fracció molar? Recuperat de: thoughtco.com
- Viquipèdia. (2020). Fracció molar. Recuperat de: en.wikipedia.org
- Fundació CK-12. (16 d'octubre de 2019). Fracció molar. Chemistry LibreTexts. Recuperat de: chem.libretexts.org
- Chris Deziel. (12 de novembre de 2018). Com calcular una fracció molar. Recuperat de: scienting.com