Fração molar: como é calculado, exemplos, exercícios

Fração molar: como é calculado, exemplos, exercícios

A fração molar é uma maneira de expressar a concentração dos elementos presentes em um composto ou a concentração de um composto em uma mistura.

A fração molar dos elementos de um composto é definida como um quociente entre o número de moles de cada um dos diferentes elementos presentes no composto e o número total de moles deles.

Por exemplo: se um composto tem um elemento A e um elemento B, a fração molar de A é o número de mols de A dividido pelo número de moles de A mais o número de moles de B. Da mesma forma, para a fração molar de B a mesma operação é realizada, mas colocando as moles de B no numerador.

Esta operação é representada na imagem acima. A soma das frações molares é igual a 1 (um). A fração molar é um número sem dimensão (sem dimensão). Muitas leis podem ser expressas em termos delas, como a Lei de Dalton.

Características e símbolo

O valor da fração molar é independente da temperatura e, em uma mistura de gases ideal, pode ser usado para calcular as pressões parciais de cada um dos gases presentes na mistura de gases; conforme declarado pela lei de Dalton.

A fração molar é geralmente representada ou simbolizada com um X (X) maiúsculo, na parte direita, como um subscrito, o símbolo do elemento ou a fórmula do composto é colocada se você tiver uma mistura de compostos.

Como é calculado

Se o número de moles de cada um dos elementos que compõem um determinado composto for conhecido, a adição das moles dos elementos pode obter o número total de moles que existem no composto.

Então, para obter a fração molar de cada elemento, o número de suas molas é dividido pelo número total de molas presentes no composto. A soma dos valores da fração molar dos diferentes elementos é igual à unidade (1).

Exemplos

A seguir, exemplos de usos da fração molar.

Exemplo 1

A molalidade de uma solução, expressa em moles de soluto por quilograma de água, pode ser transformada na fração molar do soluto. Para fazer isso, converta os 1.000 g de água em moles de água, simplesmente dividindo a massa de 1.000 g de água pelo peso molecular da água (18 g / mol).

Então, dividindo o número de mols do soluto pelo número de moles de água mais os do soluto, será obtida a fração molar do soluto.

Por exemplo, a substância A tem uma molalidade de 0,03 m. Isso significa que você tem 0,3 moles de A dissolvidos em um quilograma de água. Um quilograma de água corresponde a 55,55 moles de água (1.000 g ± 18 g / mol). Assim, a fração molar de A se torna:

X (A) ou X A = 0,03 ÷ (55,55 + 0,03)

= 0,0005398 ou 5,39810 -4

Exemplo 2

Cálculo das pressões parciais dos gases com base em suas frações molares. A Lei das Pressões Parciais foi enunciada por Dalton e aponta que em uma mistura de gases cada gás exerce sua pressão como se ocupasse todo o volume da mistura de gases.

A pressão total da mistura de gases é a soma das pressões exercidas, separadamente, por cada um dos gases que fazem parte da mistura de gases.

A atmosfera é composta principalmente de uma mistura de quatro gases: nitrogênio, oxigênio, dióxido de carbono e vapor de água, cada um exercendo as seguintes pressões parciais separadamente:

Nitrogênio: 596 mmHg

Oxigênio: 158 mmHg

Dióxido de carbono: 0,3 mmHg

Vapor de água: 5,7 mmHg.

O que produz um valor de pressão atmosférica de 760 mmHg. Usando essas pressões de gás, os seguintes valores de suas frações molares podem ser calculados:

Azoto

X N2 = 596 mmHg / 760 mmHg

= 0,7842

Oxigênio

X O2 = 158 mmHg / 760 mmHg

  = 0,2079

Dióxido de carbono

X CO2 = 0,3 mmHg / 760 mmHg

= 0,00039

Vapor de água

X H2O = 5,7 mmHg / 760 mmHg

= 0,075

Reciprocamente, a pressão parcial de cada um dos gases presentes em uma mistura pode ser calculada, multiplicando o valor de sua fração molar pela pressão total exercida pela mistura gasosa.

Exercícios

Exercício 1

O que é a fracção molar de uma mistura de metanol (CH 3 OH) e água (H 2 O) solução que contém 145 g de CH 3 OH e 120 g de H 2 O? Os pesos moleculares: CH 3 OH = 32 g / mol e água = 18 g / mol.

Primeiro calculamos as moles de metanol e água:

Moles de CH 3 OH = 145 g · 1 mol CH 3 OH ÷ 32 g de CH 3 OH

= 4,53 mole de CH 3 OH

Moles de H 2 O = 120 g · 1 mol de H 2 O ÷ 18 g de H 2 O

= 6,67 mol de H2O

Então calculamos o total de moles:

Total de moles de CH 3 OH e H 2 O = 4,53 + 6,67

= 11,2 moles

E assim determinamos as frações molares de metanol e água:

X (CH 3 OH) = 4,53 moles / 11,2 moles

= 0,404

X (H 2 O) = 6,67 moles / 11,2 moles

= 0,596

Exercício 2

Uma mistura de 1,56 moles de nitrogênio (N 2 ) e 1,2 moles de oxigênio (O 2 ) exerce uma pressão de 0,8 atmosferas (atm). Calcule a pressão parcial exercida por cada um dos gases.

O primeiro passo para resolver o problema é o cálculo das frações molares dos gases. Numa segunda etapa, são obtidas as pressões parciais exercidas pelos gases, multiplicando sua fração molar pela pressão total exercida pela mistura gasosa.

Fração molar de nitrogênio:

X N2 = 1,56 moles / (1,56 moles + 1,2 moles)

= 0,565

Fração molar de oxigênio:

X O2 = 1,2 moles / (1,56 moles + 1,2 moles)

= 0,435

E finalmente calculamos as pressões parciais de cada gás:

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

Exercício 3

Qual é a fração molar de formaldeído (CH 2 O) se 23 g do composto são dissolvidos em 4 moles de tetracloreto de carbono (CCl 4 )? Peso molecular de CH 2 O = 30,03 g / mol.

Calculamos primeiro as moles de formaldeído:

Moles CH 2 O = 23 g CH 2 O · 1 mol CH 2 O ÷ 30,03 g CH 2 S

= O, 766 moles

E para o segundo calculamos a fração molar:

X CH2OH = 0,766 moles CH 2 OH / (0,766 moles CH 2 OH + 4 moles CCl 4 )

= 0,161

Referências

  1. Whitten, Davis, Peck e Stanley. (2008). Chemistry . (8a ed.). Aprendizagem CENGAGE.
  2. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (11 de fevereiro de 2020). O que é uma fração molar? Recuperado de: thoughtco.com
  3. Wikipedia. (2020). Fração molar. Recuperado de: en.wikipedia.org
  4. Fundação CK-12. (16 de outubro de 2019). Fração molar. Química LibreTexts. Recuperado de: chem.libretexts.org
  5. Chris Deziel. (12 de novembro de 2018). Como calcular uma fração molar. Recuperado de: sciencing.com

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