Το γραμμομοριακό κλάσμα είναι μια μέτρηση που χρησιμοποιείται στη χημεία για να αντιπροσωπεύει την αναλογία ενός συστατικού σε ένα μείγμα σε σχέση με το σύνολο των συστατικών που υπάρχουν. Υπολογίζεται διαιρώντας την ποσότητα ενός συστατικού με το άθροισμα των ποσοτήτων όλων των συστατικών στο μείγμα.
Για παράδειγμα, αν έχουμε ένα μείγμα νερού και αλκοόλης, και η ποσότητα νερού είναι 100g και η ποσότητα αλκοόλης είναι 50g, τότε το γραμμομοριακό κλάσμα του νερού θα είναι 0,66 (100g / (100g + 50g)) και το γραμμομοριακό κλάσμα της αλκοόλης θα είναι 0,33 (50g / (100g + 50g)).
Οι ασκήσεις που αφορούν γραμμομοριακά κλάσματα μπορεί να περιλαμβάνουν τον προσδιορισμό του γραμμομοριακού κλάσματος διαφορετικών συστατικών σε ένα μείγμα, τη χρήση γραμμομοριακών κλασμάτων για τον υπολογισμό της ποσότητας ενός συστατικού που απαιτείται για την επίτευξη μιας δεδομένης συγκέντρωσης και πολλά άλλα. Η εξάσκηση με ασκήσεις είναι απαραίτητη για την κατανόηση και την ορθή εφαρμογή της έννοιας του γραμμομοριακού κλάσματος.
Μέθοδος υπολογισμού του μοριακού κλάσματος σε ουσίες χρησιμοποιώντας έναν απλό τύπο.
Το γραμμομοριακό κλάσμα είναι ένας τρόπος έκφρασης της ποσότητας μιας δεδομένης ουσίας σε ένα μείγμα. Για να υπολογίσετε το γραμμομοριακό κλάσμα μιας ουσίας σε ένα μείγμα, απλώς διαιρέστε την ποσότητα της ουσίας με τη συνολική ποσότητα του μείγματος. Ο τύπος για τον υπολογισμό του γραμμομοριακού κλάσματος είναι:
Μοριακό κλάσμα = ποσότητα ουσίας / συνολική ποσότητα μείγματος
Για παράδειγμα, αν έχουμε ένα μείγμα νερού και αλατιού, και η ποσότητα νερού είναι 50 g και η ποσότητα αλατιού είναι 30 g, το γραμμομοριακό κλάσμα του νερού θα είναι:
Μοριακό κλάσμα νερού = 50g / (50g + 30g) = 50g / 80g = 0,625
Για να υπολογίσετε το γραμμομοριακό κλάσμα του αλατιού, απλώς αφαιρέστε το γραμμομοριακό κλάσμα του νερού από το 1, καθώς το άθροισμα των γραμμομοριακών κλασμάτων όλων των ουσιών σε ένα μείγμα είναι πάντα ίσο με 1.
Τώρα που καταλαβαίνετε πώς να υπολογίζετε το γραμμομοριακό κλάσμα σε ουσίες, δοκιμάστε να λύσετε μερικές ασκήσεις για να εξασκηθείτε και να εδραιώσετε τις γνώσεις σας σχετικά με αυτό το θέμα.
Κατανόηση των αναλογιών των ουσιών σε διαλύματα μέσω μοριακών κλασμάτων.
Το γραμμομοριακό κλάσμα είναι ένας τρόπος έκφρασης της συγκέντρωσης μιας ουσίας σε ένα διάλυμα, λαμβάνοντας υπόψη την αναλογία των μορίων αυτής της ουσίας σε σχέση με το σύνολο των μορίων που υπάρχουν. Για να υπολογίσετε το γραμμομοριακό κλάσμα μιας ουσίας, απλώς διαιρέστε τον αριθμό των γραμμομορίων της ουσίας με τον συνολικό αριθμό γραμμομορίων στο διάλυμα.
Για παράδειγμα, αν έχουμε ένα διάλυμα με 2 γραμμομόρια διαλυμένης ουσίας Α και 3 γραμμομόρια διαλυμένης ουσίας Β, ο υπολογισμός για το γραμμομοριακό κλάσμα της διαλυμένης ουσίας Α θα είναι 2 / (2 + 3) = 0,4. Αυτό σημαίνει ότι το 40% των μορίων στο διάλυμα είναι διαλυμένη ουσία Α.
Για να εξασκηθούμε στον υπολογισμό των γραμμομοριακών κλασμάτων, μπορούμε να λύσουμε ορισμένα προβλήματα. Για παράδειγμα, αν έχουμε ένα διάλυμα με 0,5 γραμμομόρια διαλυμένης ουσίας C και 1,5 γραμμομόρια διαλυμένης ουσίας D, ποιο είναι το γραμμομοριακό κλάσμα της διαλυμένης ουσίας D; Το γραμμομοριακό κλάσμα της διαλυμένης ουσίας D θα ήταν 1,5 / (0,5 + 1,5) = 0,75, που σημαίνει ότι το 75% των μορίων στο διάλυμα είναι διαλυμένη ουσία D.
Η κατανόηση των αναλογιών των ουσιών σε διαλύματα μέσω των γραμμομοριακών κλασμάτων είναι απαραίτητη για διάφορες χημικές διεργασίες, όπως η παρασκευή διαλυμάτων, ο υπολογισμός χημικών αντιδράσεων και ο προσδιορισμός των φυσικοχημικών ιδιοτήτων των ουσιών. Επομένως, είναι σημαντικό να εξασκηθείτε στον υπολογισμό των γραμμομοριακών κλασμάτων για να εμβαθύνετε την κατανόησή σας σε αυτό το θέμα.
Ανακαλύψτε τον τύπο για να υπολογίσετε τη μοριακή συγκέντρωση ενός διαλύματος με έναν απλό τρόπο.
Η μοριακή συγκέντρωση ενός διαλύματος είναι μια σημαντική μέτρηση στη χημεία, που αντιπροσωπεύει την ποσότητα της διαλυμένης ουσίας που υπάρχει σε σχέση με τον συνολικό όγκο του διαλύματος. Για να υπολογίσουμε τη μοριακή συγκέντρωση, χρησιμοποιούμε τον απλό τύπο:
Μοριακή Συγκέντρωση (M) = Ποσότητα διαλυμένης ουσίας (mol) / Όγκος διαλύματος (L)
Για παράδειγμα, αν έχουμε 2 γραμμομόρια διαλυμένης ουσίας διαλυμένα σε 1 λίτρο διαλύματος, η μοριακή συγκέντρωση θα είναι 2 M.
Το γραμμομοριακό κλάσμα, με τη σειρά του, είναι μια άλλη σημαντική μέτρηση που αντιπροσωπεύει την αναλογία ενός συστατικού σε σχέση με το συνολικό διάλυμα. Για να υπολογίσουμε το γραμμομοριακό κλάσμα του συστατικού Α, χρησιμοποιούμε τον τύπο:
Μοριακό κλάσμα του A = Μοριακό A / Σύνολο μορίων
Για παράδειγμα, αν έχουμε 2 γραμμομόρια ουσίας Α και 3 γραμμομόρια ουσίας Β σε ένα διάλυμα, το γραμμομοριακό κλάσμα της Α θα είναι 2/5.
Τώρα που καταλαβαίνετε πώς να υπολογίζετε τη μοριακή συγκέντρωση και το γραμμομοριακό κλάσμα, τι θα λέγατε να εξασκηθείτε με μερικές ασκήσεις;
Εύρεση της ποσότητας γραμμομορίων σε μια ουσία μέσω απλών υπολογισμών.
Για να βρείτε τον αριθμό των γραμμομορίων (moles) σε μια ουσία, πρέπει να χρησιμοποιήσετε τον σωστό μαθηματικό τύπο. Ο αριθμός των γραμμομορίων (moles) μιας ουσίας μπορεί να υπολογιστεί από τη μάζα της ουσίας και τη μοριακή της μάζα. Η μοριακή μάζα είναι η μάζα ενός γραμμομορίου ατόμων, ιόντων ή μορίων μιας ουσίας και εκφράζεται σε g/mol.
Για να υπολογίσετε τον αριθμό των γραμμομορίων, απλώς διαιρέστε τη μάζα της ουσίας με τη μοριακή της μάζα. Για παράδειγμα, αν έχουμε 10 γραμμάρια νερού (H2O), του οποίου η μοριακή μάζα είναι 18 g/mol, μπορούμε να υπολογίσουμε τον αριθμό των γραμμομορίων ως εξής:
Ποσότητα γραμμομορίων = Μάζα ουσίας / Μοριακή μάζα
Ποσότητα γραμμομορίων = 10 g / 18 g/mol
Ποσότητα γραμμομορίων = 0,555 mol
Επομένως, έχουμε 0,555 γραμμομόρια νερού σε 10 γραμμάρια της ουσίας.
Το γραμμομοριακό κλάσμα μιας ουσίας σε ένα μείγμα είναι ο λόγος του αριθμού των γραμμομορίων αυτής της ουσίας προς τον συνολικό αριθμό γραμμομορίων στο μείγμα. Το γραμμομοριακό κλάσμα μπορεί να υπολογιστεί διαιρώντας τον αριθμό των γραμμομορίων της ουσίας με τον συνολικό αριθμό γραμμομορίων στο μείγμα.
Για παράδειγμα, αν έχουμε ένα μείγμα 2 γραμμομορίων νερού και 3 γραμμομορίων αλκοόλης, το γραμμομοριακό κλάσμα του νερού θα είναι:
Μοριακό κλάσμα νερού = Μοριακό μόριο νερού / Συνολικό μόριο
Μοριακό κλάσμα νερού = 2 mol / (2 mol + 3 mol)
Μοριακό κλάσμα νερού = 2/5
Έτσι, το γραμμομοριακό κλάσμα του νερού σε αυτό το μείγμα θα ήταν 2/5.
Για να εξασκηθείτε και να ενισχύσετε την έννοια του γραμμομοριακού κλάσματος, είναι σημαντικό να εκτελέσετε ασκήσεις που περιλαμβάνουν τον υπολογισμό του αριθμού των γραμμομορίων και των γραμμομοριακών κλασμάτων σε διαφορετικές ουσίες και μείγματα. Με την εξάσκηση, γίνεται ευκολότερη η κατανόηση και η εφαρμογή αυτών των εννοιών στην επίλυση χημικών προβλημάτων.
Μοριακό κλάσμα: πώς υπολογίζεται, παραδείγματα, ασκήσεις
A γραμμομοριακό κλάσμα είναι ένας τρόπος έκφρασης της συγκέντρωσης στοιχείων που υπάρχουν σε μια ένωση ή της συγκέντρωσης μιας ένωσης σε ένα μείγμα.
Το γραμμομοριακό κλάσμα των στοιχείων μιας ένωσης ορίζεται ως το πηλίκο μεταξύ του αριθμού των γραμμομορίων καθενός από τα διαφορετικά στοιχεία που υπάρχουν στην ένωση και του συνολικού αριθμού των γραμμομορίων αυτών.
Για παράδειγμα: αν μια ένωση έχει ένα στοιχείο Α και ένα στοιχείο Β, το γραμμομοριακό κλάσμα του Α είναι ο αριθμός των γραμμομορίων του Α διαιρούμενος με τον αριθμό των γραμμομορίων του Α συν τον αριθμό των γραμμομορίων του Β. Ομοίως, για το γραμμομοριακό κλάσμα του Β εκτελείται η ίδια πράξη, αλλά τοποθετώντας τα γραμμομορίδια του Β στον αριθμητή.
Αυτή η πράξη αναπαρίσταται στην παραπάνω εικόνα. Το άθροισμα των γραμμομοριακών κλασμάτων είναι ίσο με 1 (ένα). Το γραμμομοριακό κλάσμα είναι ένας αδιάστατος αριθμός. Πολλοί νόμοι μπορούν να εκφραστούν με βάση αυτούς, όπως ο νόμος του Ντάλτον.
Χαρακτηριστικά και σύμβολο
Η τιμή του μοριακού κλάσματος είναι ανεξάρτητη από τη θερμοκρασία και, σε ένα ιδανικό μείγμα αερίων, μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον υπολογισμό των μερικών πιέσεων καθενός από τα αέρια που υπάρχουν στο μείγμα αερίων, όπως ορίζεται από τον νόμο του Dalton.
Το γραμμομοριακό κλάσμα συνήθως αναπαρίσταται ή συμβολίζεται με κεφαλαίο Χ (X), στη δεξιά πλευρά, ως δείκτης, τοποθετείται το σύμβολο του στοιχείου ή ο τύπος της ένωσης εάν έχετε μείγμα ενώσεων.
Πώς υπολογίζεται
Εάν ο αριθμός των γραμμομορίων (moles) καθενός από τα στοιχεία που αποτελούν μια δεδομένη ένωση είναι γνωστός, η πρόσθεση των γραμμομορίων (moles) των στοιχείων μπορεί να δώσει τον συνολικό αριθμό γραμμομορίων (moles) που υπάρχουν στην ένωση.
Έτσι, για να λάβουμε το γραμμομοριακό κλάσμα κάθε στοιχείου, ο αριθμός των γραμμομορίων του διαιρείται με τον συνολικό αριθμό γραμμομορίων που υπάρχουν στην ένωση. Το άθροισμα των τιμών του γραμμομοριακού κλάσματος των διαφόρων στοιχείων ισούται με τη μονάδα (1).
Παραδείγματα
Τα παρακάτω είναι παραδείγματα χρήσεων του μοριακού κλάσματος.
Παράδειγμα 1
Η μοριακότητα ενός διαλύματος, εκφρασμένη σε γραμμομόρια διαλυμένης ουσίας ανά κιλό νερού, μπορεί να μετατραπεί στο γραμμομοριακό κλάσμα της διαλυμένης ουσίας. Για να το κάνετε αυτό, μετατρέψτε 1.000 g νερού σε γραμμομόρια νερού απλώς διαιρώντας τη μάζα των 1.000 g νερού με το μοριακό βάρος του νερού (18 g/mol).
Στη συνέχεια, διαιρώντας τον αριθμό των γραμμομορίων της διαλυμένης ουσίας με τον αριθμό των γραμμομορίων νερού συν αυτά της διαλυμένης ουσίας, θα ληφθεί το γραμμομοριακό κλάσμα της διαλυμένης ουσίας.
Για παράδειγμα, η ουσία Α έχει μοριακότητα 0,03 m. Αυτό σημαίνει ότι έχετε 0,3 moles Α διαλυμένα σε ένα κιλό νερού. Ένα κιλό νερού αντιστοιχεί σε 55,55 moles νερού (1.000 g ± 18 g/mol). Επομένως, το γραμμομοριακό κλάσμα της Α γίνεται:
Χ (Α) ή Χ A = 0,03 ÷ (55,55 + 0,03)
= 0,0005398 ή 5,39810 -4
Παράδειγμα 2
Υπολογισμός των μερικών πιέσεων των αερίων με βάση τα γραμμομοριακά τους κλάσματα. Ο νόμος των μερικών πιέσεων διατυπώθηκε από τον Ντάλτον και αναφέρει ότι σε ένα μείγμα αερίων, κάθε αέριο ασκεί την πίεσή του σαν να καταλάμβανε ολόκληρο τον όγκο του μείγματος.
Η συνολική πίεση του μείγματος αερίων είναι το άθροισμα των πιέσεων που ασκούνται, ξεχωριστά, από καθένα από τα αέρια που αποτελούν το μείγμα αερίων.
Η ατμόσφαιρα αποτελείται κυρίως από ένα μείγμα τεσσάρων αερίων: άζωτο, οξυγόνο, διοξείδιο του άνθρακα και υδρατμούς, καθένα από τα οποία ασκεί ξεχωριστά τις ακόλουθες μερικές πιέσεις:
Άζωτο: 596 mmHg
Οξυγόνο: 158 mmHg
Διοξείδιο του άνθρακα: 0,3 mmHg
Υδρατμοί: 5,7 mmHg.
Το οποίο αποδίδει μια τιμή ατμοσφαιρικής πίεσης 760 mmHg. Χρησιμοποιώντας αυτές τις πιέσεις αερίων, μπορούν να υπολογιστούν οι ακόλουθες τιμές για τα γραμμομοριακά κλάσματά τους:
άζωτο
X N2 = 596 mmHg / 760 mmHg
= 0,7842
Οξυγόνο
X O2 = 158 mmHg / 760 mmHg
= 0,2079
Διοξείδιο του άνθρακα
X CO2 = 0,3 mmHg / 760 mmHg
= 0,00039
Υδρατμοί
X H2O = 5,7 mmHg / 760 mmHg
= 0,075
Αντίστροφα, η μερική πίεση καθενός από τα αέρια που υπάρχουν σε ένα μείγμα μπορεί να υπολογιστεί πολλαπλασιάζοντας την τιμή του γραμμομοριακού κλάσματος του με τη συνολική πίεση που ασκείται από το μείγμα αερίων.
Γυμνάσια
Άσκηση 1
Ποιο είναι το γραμμομοριακό κλάσμα ενός μείγματος μεθανόλης (CH4) 3 ΟΗ) και νερό (Η 2 Ο) διάλυμα που περιέχει 145 g CH 3 ΟΗ και 120 g H 2 Τα μοριακά βάρη: C H 3 ΟΗ = 32 g/mol και νερό = 18 g/mol.
Αρχικά υπολογίζουμε τα γραμμομόρια μεθανόλης και νερού:
Μοριοειδή του CH 3 ΟΗ = 145 g · 1 mol CH 3 ΟΗ ÷ 32 g CH 3 OH
= 4,53 γραμμομόρια CH 3 OH
Μόλες του H 2 O = 120 g · 1 mol H 2 O ÷ 18 g H 2 O
= 6,67 mol de H2O
Στη συνέχεια υπολογίζουμε τα συνολικά moles:
Συνολικά γραμμομόρια CH 3 ΟΗ και Χ 2 Ο = 4,53 + 6,67
= 11,2 γραμμομόρια
Έτσι προσδιορίζουμε τα γραμμομοριακά κλάσματα της μεθανόλης και του νερού:
Χ (CH 3 ΟΗ) = 4,53 moles / 11,2 moles
= 0,404
Χ (Υ 2 Ο) = 6,67 γραμμομόρια / 11,2 γραμμομόρια
= 0,596
Άσκηση 2
Ένα μείγμα 1,56 γραμμομορίων αζώτου (Ν 2 ) και 1,2 γραμμομόρια οξυγόνου (O 2 ) ασκεί πίεση 0,8 ατμοσφαιρών (atm). Υπολογίστε τη μερική πίεση που ασκεί καθένα από τα αέρια.
Το πρώτο βήμα για την επίλυση του προβλήματος είναι ο υπολογισμός των γραμμομοριακών κλασμάτων των αερίων. Σε ένα δεύτερο βήμα, οι μερικές πιέσεις που ασκούνται από τα αέρια λαμβάνονται πολλαπλασιάζοντας το γραμμομοριακό τους κλάσμα επί τη συνολική πίεση που ασκείται από το μείγμα αερίων.
Μοριακό κλάσμα αζώτου:
X N2 = 1,56 moles / (1,56 moles + 1,2 moles)
= 0,565
Μοριακό κλάσμα οξυγόνου:
X O2 = 1,2 moles / (1,56 moles + 1,2 moles)
= 0,435
Και τέλος υπολογίζουμε τις μερικές πιέσεις κάθε αερίου:
P N2 = Χ N2 · Π T
= 0,565 · 0,8 atm
= 0,452 atm
P O2 = Χ O2 · Π t
= 0,435 · 0,8 atm
= 0,348 atm
Άσκηση 3
Ποιο είναι το μοριακό κλάσμα της φορμαλδεΰδης (CH4) 2 O) εάν 23 g της ένωσης διαλυθούν σε 4 γραμμομόρια τετραχλωράνθρακα (CCl 4 ); Μοριακό βάρος του CH 2 Ο = 30,03 g/mol.
Αρχικά υπολογίζουμε τα γραμμομόρια φορμαλδεΰδης:
CH Moles 2 O = 23 g CH 2 O · 1 mol CH 2 O ÷ 30,03 g CH 2 S
= 766 γραμμομόρια
Και για το δεύτερο υπολογίζουμε το γραμμομοριακό κλάσμα:
X CH2OH = 0,766 γραμμομόρια CHXNUMX 2 OH / (0,766 moles CH 2 ΟΗ + 4 γραμμομόρια CClXNUMX 4 )
= 0,161
Αναφορές
- Γουίτεν, Ντέιβις, Πεκ και Στάνλεϊ. (2008). Χημεία . (8η έκδ.). Μάθηση CENGAGE.
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (11 Φεβρουαρίου 2020). Τι είναι το γραμμομοριακό κλάσμα; Ανακτήθηκε από: thoughtco.com
- Wikipedia. (2020). Κλάσμα γραμμομορίων. Ανακτήθηκε από: en.wikipedia.org
- Ίδρυμα CK-12. (16 Οκτωβρίου 2019). Κλάσμα γραμμομοριακών ποσοτήτων. Chemistry LibreTexts. Ανακτήθηκε από: chem.libretexts.org
- Chris Deziel. (12 Νοεμβρίου 2018). Πώς να υπολογίσετε ένα κλάσμα γραμμομορίων. Ανακτήθηκε από: sciencing.com