La fraction molaire est une mesure utilisée en chimie pour représenter la proportion d'un composant dans un mélange par rapport au total des composants présents. Elle se calcule en divisant la quantité d'un composant par la somme des quantités de tous les composants du mélange.
Par exemple, si nous avons un mélange d'eau et d'alcool, et que la quantité d'eau est de 100 g et la quantité d'alcool est de 50 g, alors la fraction molaire d'eau serait de 0,66 (100 g / (100 g + 50 g)) et la fraction molaire d'alcool serait de 0,33 (50 g / (100 g + 50 g)).
Les exercices portant sur les fractions molaires peuvent inclure la détermination de la fraction molaire de différents composants d'un mélange, l'utilisation des fractions molaires pour calculer la quantité d'un composant nécessaire pour atteindre une concentration donnée, et bien plus encore. La pratique des exercices est essentielle pour comprendre et appliquer correctement le concept de fraction molaire.
Méthode de calcul de la fraction molaire dans les substances à l'aide d'une formule simple.
La fraction molaire est une façon d'exprimer la quantité d'une substance donnée dans un mélange. Pour calculer la fraction molaire d'une substance dans un mélange, il suffit de diviser la quantité de substance par la quantité totale du mélange. La formule de calcul de la fraction molaire est :
Fraction molaire = quantité de substance / quantité totale du mélange
Par exemple, si nous avons un mélange d'eau et de sel, et que la quantité d'eau est de 50 g et la quantité de sel est de 30 g, la fraction molaire de l'eau serait :
Fraction molaire d'eau = 50 g / (50 g + 30 g) = 50 g / 80 g = 0,625
Pour calculer la fraction molaire du sel, soustrayez simplement la fraction molaire de l'eau de 1, puisque la somme des fractions molaires de toutes les substances d'un mélange est toujours égale à 1.
Maintenant que vous comprenez comment calculer la fraction molaire dans les substances, essayez de résoudre quelques exercices pour vous entraîner et consolider vos connaissances sur ce sujet.
Comprendre les proportions de substances dans les solutions à travers les fractions molaires.
La fraction molaire est une façon d'exprimer la concentration d'une substance dans une solution, en tenant compte de la proportion de molécules de cette substance par rapport au nombre total de molécules présentes. Pour calculer la fraction molaire d'une substance, il suffit de diviser le nombre de moles de la substance par le nombre total de moles de la solution.
Par exemple, si nous avons une solution contenant 2 moles de soluté A et 3 moles de soluté B, le calcul de la fraction molaire de soluté A serait : 2 / (2 + 3) = 0,4. Cela signifie que 40 % des molécules de la solution sont du soluté A.
Pour s'entraîner au calcul des fractions molaires, nous pouvons résoudre quelques problèmes. Par exemple, si nous avons une solution contenant 0,5 mole de soluté C et 1,5 mole de soluté D, quelle est la fraction molaire du soluté D ? La fraction molaire du soluté D serait de 1,5 / (0,5 + 1,5) = 0,75, ce qui signifie que 75 % des molécules de la solution sont du soluté D.
Comprendre les proportions des substances en solution grâce aux fractions molaires est essentiel pour divers processus chimiques, tels que la préparation des solutions, le calcul des réactions chimiques et la détermination des propriétés physicochimiques des substances. Il est donc important de s'entraîner au calcul des fractions molaires pour approfondir sa compréhension de ce sujet.
Découvrez la formule pour calculer la concentration molaire d'une solution de manière simple.
La concentration molaire d'une solution est une mesure importante en chimie, représentant la quantité de soluté présente par rapport au volume total de la solution. Pour calculer la concentration molaire, on utilise la formule simple :
Concentration molaire (M) = Quantité de soluté (mol) / Volume de solution (L)
Par exemple, si nous avons 2 moles de soluté dissoutes dans 1 litre de solution, la concentration molaire serait de 2 M.
La fraction molaire, quant à elle, est une autre mesure importante qui représente la proportion d'un composant par rapport à la solution totale. Pour calculer la fraction molaire du composant A, on utilise la formule suivante :
Fraction molaire de A = Mole de A / Mole totale
Par exemple, si nous avons 2 moles de substance A et 3 moles de substance B dans une solution, la fraction molaire de A serait de 2/5.
Maintenant que vous comprenez comment calculer la concentration molaire et la fraction molaire, pourquoi ne pas vous entraîner avec quelques exercices ?
Trouver la quantité de moles dans une substance grâce à des calculs simples.
Pour trouver le nombre de moles d'une substance, il faut utiliser la formule mathématique correcte. Le nombre de moles d'une substance peut être calculé à partir de sa masse et de sa masse molaire. La masse molaire est la masse d'une mole d'atomes, d'ions ou de molécules d'une substance et s'exprime en g/mol.
Pour calculer le nombre de moles, il suffit de diviser la masse de la substance par sa masse molaire. Par exemple, si l'on dispose de 10 grammes d'eau (H₂O), dont la masse molaire est de 2 g/mol, on peut calculer le nombre de moles comme suit :
Quantité de moles = Masse de substance / Masse molaire
Quantité de moles = 10 g / 18 g/mol
Quantité de moles = 0,555 mol
Nous avons donc 0,555 mole d’eau dans 10 grammes de substance.
La fraction molaire d'une substance dans un mélange est le rapport entre le nombre de moles de cette substance et le nombre total de moles du mélange. La fraction molaire se calcule en divisant le nombre de moles de la substance par le nombre total de moles du mélange.
Par exemple, si nous avons un mélange de 2 moles d’eau et de 3 moles d’alcool, la fraction molaire de l’eau serait :
Fraction molaire d'eau = Mole d'eau / Mole totale
Fraction molaire de l'eau = 2 mol / (2 mol + 3 mol)
Fraction molaire de l'eau = 2/5
Ainsi, la fraction molaire d’eau dans ce mélange serait de 2/5.
Pour pratiquer et renforcer le concept de fraction molaire, il est important de réaliser des exercices impliquant le calcul du nombre de moles et des fractions molaires dans différentes substances et mélanges. Avec la pratique, il devient plus facile de comprendre et d'appliquer ces concepts à la résolution de problèmes chimiques.
Fraction molaire : comment la calculer, exemples, exercices
La fraction molaire est une façon d'exprimer la concentration des éléments présents dans un composé ou la concentration d'un composé dans un mélange.
La fraction molaire des éléments d'un composé est définie comme un quotient entre le nombre de moles de chacun des différents éléments présents dans le composé et le nombre total de moles de ceux-ci.
Par exemple : si un composé a un élément A et un élément B, la fraction molaire de A est le nombre de moles de A divisé par le nombre de moles de A plus le nombre de moles de B. De même, pour la fraction molaire de B, la même opération est effectuée, mais en plaçant les moles de B au numérateur.
Cette opération est représentée dans l'image ci-dessus. La somme des fractions molaires est égale à 1 (un). La fraction molaire est un nombre sans dimension. De nombreuses lois peuvent être exprimées en fonction de cette fraction, comme la loi de Dalton.
Caractéristiques et symbole
La valeur de la fraction molaire est indépendante de la température et, dans un mélange de gaz idéal, peut être utilisée pour calculer les pressions partielles de chacun des gaz présents dans le mélange de gaz, comme l'indique la loi de Dalton.
La fraction molaire est généralement représentée ou symbolisée par un X majuscule (X), à droite, en indice, le symbole de l'élément ou la formule du composé est placé si vous avez un mélange de composés.
Comment il est calculé
Si le nombre de moles de chacun des éléments qui composent un composé donné est connu, l'addition des moles des éléments peut obtenir le nombre total de moles qui existent dans le composé.
Ainsi, pour obtenir la fraction molaire de chaque élément, le nombre de ses moles est divisé par le nombre total de moles présentes dans le composé. La somme des valeurs des fractions molaires des différents éléments est égale à l'unité (1).
Exemples
Voici quelques exemples d’utilisation de la fraction molaire.
Exemple 1
La molalité d'une solution, exprimée en moles de soluté par kilogramme d'eau, peut être convertie en fraction molaire de soluté. Pour ce faire, convertissez 1.000 1.000 g d'eau en moles d'eau en divisant simplement la masse de 18 XNUMX g d'eau par sa masse moléculaire (XNUMX g/mol).
Ensuite, en divisant le nombre de moles de soluté par le nombre de moles d'eau plus celles de soluté, la fraction molaire de soluté sera obtenue.
Par exemple, la substance A a une molalité de 0,03 m. Cela signifie que 0,3 mole de A est dissoute dans un kilogramme d'eau. Un kilogramme d'eau correspond à 55,55 moles d'eau (1.000 g ± 18 g/mol). La fraction molaire de A devient donc :
X (A) ou X A = 0,03 ÷ (55,55 + 0,03)
= 0,0005398 ou 5,39810 -4
Exemple 2
Calcul des pressions partielles des gaz à partir de leurs fractions molaires. La loi des pressions partielles, énoncée par Dalton, stipule que dans un mélange de gaz, chaque gaz exerce sa pression comme s'il occupait tout le volume du mélange.
La pression totale du mélange gazeux est la somme des pressions exercées, séparément, par chacun des gaz qui composent le mélange gazeux.
L'atmosphère est composée principalement d'un mélange de quatre gaz : l'azote, l'oxygène, le dioxyde de carbone et la vapeur d'eau, chacun exerçant séparément les pressions partielles suivantes :
Azote : 596 mmHg
Oxygène : 158 mmHg
Dioxyde de carbone : 0,3 mmHg
Vapeur d'eau : 5,7 mmHg.
Ce qui donne une pression atmosphérique de 760 mmHg. À partir de ces pressions de gaz, les valeurs suivantes pour leurs fractions molaires peuvent être calculées :
azote
X N2 = 596 mmHg / 760 mmHg
= 0,7842
Oxygène
X O2 = 158 mmHg / 760 mmHg
= 0,2079
Dioxyde de carbone
X CO2 = 0,3 mmHg / 760 mmHg
= 0,00039
Vapeur d'eau
X H2O = 5,7 mmHg / 760 mmHg
= 0,075
Inversement, la pression partielle de chacun des gaz présents dans un mélange peut être calculée en multipliant la valeur de sa fraction molaire par la pression totale exercée par le mélange gazeux.
Des exercices
Exercice 1
Quelle est la fraction molaire d'une solution de méthanol (CH3OH ) et d'eau (H2O ) contenant 145 g de CH3OH et 120 g de H2O ? Les masses moléculaires sont : CH3OH = 32 g/mol et eau = 18 g/mol.
Nous calculons d’abord les moles de méthanol et d’eau :
Nombre de moles de CH₃OH = 145 g · 1 mol de CH₃OH ÷ 32 g de CH₃OH
= 4,53 moles de CH3OH
Quantité de matière de H₂O = 120 g · 1 mol de H₂O ÷ 18 g de H₂O
= 6,67 mol de H2O
Ensuite, nous calculons le nombre total de moles :
Nombre total de moles de CH3OH et H2O = 4,53 + 6,67
= 11,2 moles
Et ainsi nous déterminons les fractions molaires du méthanol et de l'eau :
X (CH 3 OH) = 4,53 moles / 11,2 moles
= 0,404
X (H₂O ) = 6,67 moles / 11,2 moles
= 0,596
Exercice 2
Un mélange de 1,56 mole d'azote (N₂ ) et de 1,2 mole d'oxygène (O₂ ) exerce une pression de 0,8 atmosphère (atm). Calculez la pression partielle exercée par chacun des gaz.
La première étape de la résolution du problème consiste à calculer les fractions molaires des gaz. Dans un deuxième temps, les pressions partielles exercées par les gaz sont obtenues en multipliant leur fraction molaire par la pression totale exercée par le mélange gazeux.
Fraction molaire d'azote :
X N2 = 1,56 moles / (1,56 moles + 1,2 moles)
= 0,565
Fraction molaire d'oxygène :
X O2 = 1,2 moles / (1,56 moles + 1,2 moles)
= 0,435
Et enfin, nous calculons les pressions partielles de chaque gaz :
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
Exercice 3
Quelle est la fraction molaire du formaldéhyde (CH₂O ) si 23 g du composé sont dissous dans 4 moles de tétrachlorure de carbone (CCl₄ ) ? Masse moléculaire du CH₂O = 30,03 g/mol.
Nous calculons d’abord les moles de formaldéhyde :
Quantité de matière de CH₂O = 23 g CH₂O · 1 mol CH₂O ÷ 30,03 g CH₂S
= 766 mole
Et pour le deuxième, nous calculons la fraction molaire :
X CH2OH = 0,766 moles CH 2 OH / (0,766 moles CH 2 OH + 4 moles CCl 4 )
= 0,161
Références
- Whitten, Davis, Peck et Stanley. (2008). Chimie . (8e éd.). CENGAGE Learning.
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (11 février 2020). Qu'est-ce qu'une fraction molaire ? (Source : thoughtco.com)
- Wikipédia. (2020). Fraction molaire. Consulté sur : en.wikipedia.org
- Fondation CK-12. (16 octobre 2019). Fraction molaire. Chimie LibreTexts. Consulté sur : chem.libretexts.org
- Chris Deziel. (12 novembre 2018). Comment calculer une fraction molaire. Source : sciencing.com