Der Molenbruch ist eine in der Chemie verwendete Maßeinheit, die den Anteil einer Komponente in einer Mischung im Verhältnis zu allen vorhandenen Komponenten angibt. Er wird berechnet, indem die Menge einer Komponente durch die Summe der Mengen aller Komponenten in der Mischung geteilt wird.
Wenn wir beispielsweise eine Mischung aus Wasser und Alkohol haben und die Wassermenge 100 g und die Alkoholmenge 50 g beträgt, dann wäre der Molenbruch des Wassers 0,66 (100 g / (100 g + 50 g)) und der Molenbruch des Alkohols 0,33 (50 g / (100 g + 50 g)).
Übungen zu Molenbrüchen können die Bestimmung des Molenbruchs verschiedener Komponenten in einer Mischung, die Berechnung der benötigten Menge einer Komponente zum Erreichen einer bestimmten Konzentration und vieles mehr umfassen. Das Üben mit Übungen ist unerlässlich, um das Konzept des Molenbruchs zu verstehen und richtig anzuwenden.
Methode zur Berechnung des Molenbruchs in Substanzen mithilfe einer einfachen Formel.
Der Molenbruch gibt die Menge einer Substanz in einer Mischung an. Um den Molenbruch einer Substanz in einer Mischung zu berechnen, dividiere einfach die Menge der Substanz durch die Gesamtmenge der Mischung. Die Formel zur Berechnung des Molenbruchs lautet:
Molenbruch = Stoffmenge / Gesamtmenge der Mischung
Wenn wir beispielsweise eine Mischung aus Wasser und Salz haben und die Wassermenge 50 g und die Salzmenge 30 g beträgt, wäre der Molenbruch des Wassers:
Molenbruch von Wasser = 50 g / (50 g + 30 g) = 50 g / 80 g = 0,625
Um den Molenbruch von Salz zu berechnen, subtrahieren Sie einfach den Molenbruch von Wasser von 1, da die Summe der Molenbrüche aller Substanzen in einer Mischung immer gleich 1 ist.
Nachdem Sie nun wissen, wie der Molenbruch in Substanzen berechnet wird, versuchen Sie, einige Übungen zu lösen, um Ihr Wissen zu diesem Thema zu üben und zu festigen.
Verstehen der Stoffanteile in Lösungen durch Molenbrüche.
Der Molenbruch gibt die Konzentration einer Substanz in einer Lösung an. Dabei wird der Anteil der Moleküle dieser Substanz an den insgesamt vorhandenen Molekülen berücksichtigt. Um den Molenbruch einer Substanz zu berechnen, dividieren Sie einfach die Anzahl der Mol der Substanz durch die Gesamtzahl der Mol in der Lösung.
Wenn wir beispielsweise eine Lösung mit 2 Mol gelöstem Stoff A und 3 Mol gelöstem Stoff B haben, lautet die Berechnung des Molenbruchs von gelöstem Stoff A: 2 / (2 + 3) = 0,4. Das bedeutet, dass 40 % der Moleküle in der Lösung gelöster Stoff A sind.
Um das Berechnen von Stoffmengenanteilen zu üben, können wir einige Aufgaben lösen. Beispiel: Eine Lösung mit 0,5 Mol gelöstem Stoff C und 1,5 Mol gelöstem Stoff D. Wie hoch ist der Stoffmengenanteil von gelöstem Stoff D? Der Stoffmengenanteil von gelöstem Stoff D beträgt 1,5 / (0,5 + 1,5) = 0,75. Das bedeutet, dass 75 % der Moleküle in der Lösung gelöster Stoff D sind.
Das Verständnis der Stoffverhältnisse in Lösungen durch Molenbrüche ist für verschiedene chemische Prozesse unerlässlich, z. B. für die Herstellung von Lösungen, die Berechnung chemischer Reaktionen und die Bestimmung der physikochemischen Eigenschaften von Stoffen. Daher ist es wichtig, die Berechnung von Molenbrüchen zu üben, um Ihr Verständnis dieses Themas zu vertiefen.
Entdecken Sie die Formel zur einfachen Berechnung der Molarkonzentration einer Lösung.
Die Stoffmengenkonzentration einer Lösung ist eine wichtige Messgröße in der Chemie. Sie gibt die Menge des gelösten Stoffes im Verhältnis zum Gesamtvolumen der Lösung an. Zur Berechnung der Stoffmengenkonzentration verwenden wir die einfache Formel:
Molare Konzentration (M) = Menge des gelösten Stoffes (Mol) / Volumen der Lösung (L)
Wenn wir beispielsweise 2 Mol gelösten Stoff in 1 Liter Lösung gelöst haben, beträgt die Molarkonzentration 2 M.
Der Molenbruch wiederum ist eine weitere wichtige Maßeinheit, die den Anteil einer Komponente im Verhältnis zur Gesamtlösung darstellt. Zur Berechnung des Molenbruchs der Komponente A verwenden wir die folgende Formel:
Molenbruch von A = Mol von A / Gesamtmol
Wenn wir beispielsweise 2 Mol Substanz A und 3 Mol Substanz B in einer Lösung haben, beträgt der Molenbruch von A 2/5.
Nachdem Sie nun wissen, wie man die Stoffmengenkonzentration und den Stoffmengenanteil berechnet, wie wäre es mit ein paar Übungen zum Üben?
Ermitteln der Molmenge einer Substanz durch einfache Berechnungen.
Um die Molzahl einer Substanz zu ermitteln, müssen Sie die richtige mathematische Formel verwenden. Die Molzahl einer Substanz lässt sich aus der Masse der Substanz und ihrer Molmasse berechnen. Die Molmasse ist die Masse eines Mols Atome, Ionen oder Moleküle einer Substanz und wird in g/mol ausgedrückt.
Um die Anzahl der Mol zu berechnen, dividieren Sie einfach die Masse der Substanz durch ihre Molmasse. Wenn wir beispielsweise 10 Gramm Wasser (H2O) haben, dessen Molmasse 18 g/mol beträgt, können wir die Anzahl der Mol wie folgt berechnen:
Molmenge = Masse der Substanz / Molmasse
Molmenge = 10 g / 18 g/mol
Molmenge = 0,555 Mol
Daher haben wir 0,555 Mol Wasser in 10 Gramm der Substanz.
Der Molenbruch einer Substanz in einer Mischung ist das Verhältnis der Anzahl der Mol dieser Substanz zur Gesamtzahl der Mol in der Mischung. Der Molenbruch kann berechnet werden, indem die Anzahl der Mol der Substanz durch die Gesamtzahl der Mol in der Mischung geteilt wird.
Wenn wir beispielsweise eine Mischung aus 2 Mol Wasser und 3 Mol Alkohol haben, wäre der Molenbruch des Wassers:
Molenbruch von Wasser = Mol Wasser / Gesamtmol
Molenbruch von Wasser = 2 Mol / (2 Mol + 3 Mol)
Molenbruch von Wasser = 2/5
Somit wäre der Molenbruch von Wasser in dieser Mischung 2/5.
Um das Konzept des Molenbruchs zu üben und zu festigen, ist es wichtig, Übungen durchzuführen, bei denen die Anzahl der Mole und Molenbrüche in verschiedenen Substanzen und Gemischen berechnet wird. Mit etwas Übung wird es einfacher, diese Konzepte zu verstehen und zur Lösung chemischer Probleme anzuwenden.
Molenbruch: Berechnung, Beispiele, Übungen
A Molenbruch ist eine Möglichkeit, die Konzentration der in einer Verbindung vorhandenen Elemente oder die Konzentration einer Verbindung in einer Mischung auszudrücken.
Der Molenbruch der Elemente einer Verbindung wird als Quotient zwischen der Anzahl der Mole jedes der in der Verbindung vorhandenen Elemente und der Gesamtzahl ihrer Mole definiert.
Beispiel: Wenn eine Verbindung ein Element A und ein Element B enthält, ist der Molenbruch von A die Anzahl der Mol von A geteilt durch die Anzahl der Mol von A plus die Anzahl der Mol von B. Für den Molenbruch von B wird dieselbe Operation durchgeführt, wobei jedoch die Mol von B in den Zähler gesetzt werden.
Diese Operation ist im obigen Bild dargestellt. Die Summe der Molenbrüche ergibt 1 (eins). Der Molenbruch ist eine dimensionslose Zahl. Viele Gesetze lassen sich mit ihm ausdrücken, wie zum Beispiel das Daltonsche Gesetz.
Funktionen und Symbol
Der Molenbruchwert ist unabhängig von der Temperatur und kann in einem idealen Gasgemisch zur Berechnung der Partialdrücke aller im Gasgemisch vorhandenen Gase verwendet werden, wie es das Daltonsche Gesetz vorsieht.
Der Molenbruch wird üblicherweise durch ein großes X (X) dargestellt oder symbolisiert, auf der rechten Seite steht als Index das Symbol des Elements oder die Formel der Verbindung, wenn es sich um ein Gemisch von Verbindungen handelt.
Berechnung
Wenn die Anzahl der Mole jedes Elements, aus dem eine bestimmte Verbindung besteht, bekannt ist, kann durch Addieren der Mole der Elemente die Gesamtzahl der in der Verbindung vorhandenen Mole ermittelt werden.
Um den Molenbruch jedes Elements zu erhalten, wird die Anzahl seiner Mole durch die Gesamtzahl der in der Verbindung vorhandenen Mole geteilt. Die Summe der Molenbruchwerte der verschiedenen Elemente ist gleich eins (1).
Beispiele
Im Folgenden finden Sie Beispiele für die Verwendung des Molenbruchs.
Beispiel 1
Die Molalität einer Lösung, ausgedrückt in Mol gelöster Stoffe pro Kilogramm Wasser, kann in den Molenbruch des gelösten Stoffes umgerechnet werden. Dazu rechnet man 1.000 g Wasser in Mol Wasser um, indem man einfach die Masse von 1.000 g Wasser durch das Molekulargewicht von Wasser (18 g/mol) dividiert.
Anschließend wird der Molenbruch des gelösten Stoffes ermittelt, indem die Anzahl der Mole des gelösten Stoffes durch die Anzahl der Mole des Wassers plus die des gelösten Stoffes geteilt wird.
Beispielsweise hat Substanz A eine Molalität von 0,03 m. Das bedeutet, dass 0,3 Mol A in einem Kilogramm Wasser gelöst sind. Ein Kilogramm Wasser entspricht 55,55 Mol Wasser (1.000 g ± 18 g/mol). Der Molenbruch von A ergibt sich daher zu:
X (A) oder X A = 0,03 ÷ (55,55 + 0,03)
= 0,0005398 oder 5,39810 -4
Beispiel 2
Berechnung des Partialdrucks von Gasen anhand ihrer Molenbrüche. Das Gesetz des Partialdrucks wurde von Dalton formuliert und besagt, dass in einem Gasgemisch jedes Gas seinen Druck so ausübt, als würde es das gesamte Volumen des Gemischs einnehmen.
Der Gesamtdruck des Gasgemischs ist die Summe der Drücke, die von jedem der Gase, aus denen das Gasgemisch besteht, einzeln ausgeübt werden.
Die Atmosphäre besteht hauptsächlich aus einer Mischung von vier Gasen: Stickstoff, Sauerstoff, Kohlendioxid und Wasserdampf, die jeweils die folgenden Partialdrücke ausüben:
Stickstoff: 596 mmHg
Sauerstoff: 158 mmHg
Kohlendioxid: 0,3 mmHg
Wasserdampf: 5,7 mmHg.
Daraus ergibt sich ein atmosphärischer Druckwert von 760 mmHg. Mit diesen Gasdrücken lassen sich die folgenden Werte für ihre Molenbrüche berechnen:
Stickstoff
X N2 = 596 mmHg / 760 mmHg
= 0,7842
Sauerstoff
X O2 = 158 mmHg / 760 mmHg
= 0,2079
Kohlendioxid
X CO2 = 0,3 mmHg / 760 mmHg
= 0,00039
Wasserdampf
X H2O = 5,7 mmHg / 760 mmHg
= 0,075
Umgekehrt kann der Partialdruck jedes in einer Mischung vorhandenen Gases berechnet werden, indem der Wert seines Molenbruchs mit dem Gesamtdruck multipliziert wird, der von der Gasmischung ausgeübt wird.
Übungen
Übung 1
Wie hoch ist der Molenbruch einer Mischung aus Methanol (CH 3 OH) und Wasser (H 2 O) Lösung mit 145 g CH 3 OH und 120 g H 2 Die Molekulargewichte: CH 3 OH = 32 g/mol und Wasser = 18 g/mol.
Zuerst berechnen wir die Molzahl von Methanol und Wasser:
Mol CH 3 OH = 145 g · 1 mol CH 3 OH ÷ 32 g CH 3 OH
= 4,53 Mol CH 3 OH
Mol H 2 O = 120 g · 1 Mol H 2 O ÷ 18 g H 2 O
= 6,67 Mol de H2O
Dann berechnen wir die Gesamtmolzahl:
Gesamtmol CH 3 OH und H 2 O = 4,53 + 6,67
= 11,2 Mol
Und so bestimmen wir die Molenbrüche von Methanol und Wasser:
X (CH 3 OH) = 4,53 Mol / 11,2 Mol
= 0,404
X (H 2 O) = 6,67 Mol / 11,2 Mol
= 0,596
Übung 2
Eine Mischung aus 1,56 Mol Stickstoff (N 2 ) und 1,2 Mol Sauerstoff (O 2 ) übt einen Druck von 0,8 Atmosphären (atm) aus. Berechnen Sie den Partialdruck, den jedes der Gase ausübt.
Der erste Schritt zur Lösung des Problems besteht darin, die Molenbrüche der Gase zu berechnen. In einem zweiten Schritt erhält man die von den Gasen ausgeübten Partialdrücke, indem man ihren Molenbruch mit dem Gesamtdruck des Gasgemisches multipliziert.
Molenbruch von Stickstoff:
X N2 = 1,56 Mol / (1,56 Mol + 1,2 Mol)
= 0,565
Molarer Anteil von Sauerstoff:
X O2 = 1,2 Mol / (1,56 Mol + 1,2 Mol)
= 0,435
Und schließlich berechnen wir die Partialdrücke jedes Gases:
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
Übung 3
Wie hoch ist der Molenbruch von Formaldehyd (CH 2 O) wenn 23 g der Verbindung in 4 Mol Tetrachlorkohlenstoff (CCl 4 )? Molekulargewicht von CH 2 O = 30,03 g/mol.
Wir berechnen zunächst die Molzahl Formaldehyd:
CH-Muttermale 2 O = 23 g CH 2 O · 1 mol CH 2 O ÷ 30,03 g CH 2 S
= 766 Mol
Und für die zweite berechnen wir den Molenbruch:
X CH2OH = 0,766 Mol CH 2 OH / (0,766 Mol CH 2 OH + 4 Mol CCl 4 )
= 0,161
Referenzen
- Whitten, Davis, Peck und Stanley. (2008). Chemie . (8. Ausgabe). CENGAGE Lernen.
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (11. Februar 2020). Was ist ein Molenbruch? Abgerufen von: thoughtco.com
- Wikipedia. (2020). Molenbruch. Abgerufen von: en.wikipedia.org
- CK-12 Foundation. (16. Oktober 2019). Molenbruch. Chemistry LibreTexts. Abgerufen von: chem.libretexts.org
- Chris Deziel. (12. November 2018). Wie man einen Molenbruch berechnet. Abgerufen von: sciencing.com