La frazione molare è una misura utilizzata in chimica per rappresentare la proporzione di un componente in una miscela rispetto al totale dei componenti presenti. Si calcola dividendo la quantità di un componente per la somma delle quantità di tutti i componenti della miscela.
Ad esempio, se abbiamo una miscela di acqua e alcol e la quantità di acqua è 100 g e la quantità di alcol è 50 g, la frazione molare dell'acqua sarà 0,66 (100 g / (100 g + 50 g)) e la frazione molare dell'alcol sarà 0,33 (50 g / (100 g + 50 g)).
Gli esercizi che coinvolgono le frazioni molari possono includere la determinazione della frazione molare di diversi componenti in una miscela, l'utilizzo delle frazioni molari per calcolare la quantità di un componente necessaria per raggiungere una determinata concentrazione e altro ancora. La pratica con gli esercizi è essenziale per comprendere e applicare correttamente il concetto di frazione molare.
Metodo per calcolare la frazione molare nelle sostanze utilizzando una formula semplice.
La frazione molare è un modo per esprimere la quantità di una data sostanza in una miscela. Per calcolare la frazione molare di una sostanza in una miscela, è sufficiente dividere la quantità della sostanza per la quantità totale della miscela. La formula per calcolare la frazione molare è:
Frazione molare = quantità di sostanza / quantità totale di miscela
Ad esempio, se abbiamo una miscela di acqua e sale e la quantità di acqua è 50 g e la quantità di sale è 30 g, la frazione molare dell'acqua sarà:
Frazione molare dell'acqua = 50 g / (50 g + 30 g) = 50 g / 80 g = 0,625
Per calcolare la frazione molare del sale, basta sottrarre la frazione molare dell'acqua da 1, poiché la somma delle frazioni molari di tutte le sostanze in una miscela è sempre uguale a 1.
Ora che hai capito come calcolare la frazione molare nelle sostanze, prova a risolvere alcuni esercizi per esercitarti e consolidare le tue conoscenze su questo argomento.
Comprensione delle proporzioni delle sostanze nelle soluzioni attraverso le frazioni molari.
La frazione molare è un modo per esprimere la concentrazione di una sostanza in una soluzione, tenendo conto della proporzione di molecole di quella sostanza rispetto al totale delle molecole presenti. Per calcolare la frazione molare di una sostanza, è sufficiente dividere il numero di moli della sostanza per il numero totale di moli nella soluzione.
Ad esempio, se abbiamo una soluzione con 2 moli di soluto A e 3 moli di soluto B, il calcolo per la frazione molare del soluto A sarebbe 2 / (2 + 3) = 0,4. Ciò significa che il 40% delle molecole nella soluzione sono soluto A.
Per esercitarci nel calcolo delle frazioni molari, possiamo risolvere alcuni problemi. Ad esempio, se abbiamo una soluzione con 0,5 moli di soluto C e 1,5 moli di soluto D, qual è la frazione molare del soluto D? La frazione molare del soluto D sarebbe 1,5 / (0,5 + 1,5) = 0,75, il che significa che il 75% delle molecole nella soluzione è soluto D.
Comprendere le proporzioni delle sostanze nelle soluzioni attraverso le frazioni molari è essenziale per vari processi chimici, come la preparazione di soluzioni, il calcolo delle reazioni chimiche e la determinazione delle proprietà fisico-chimiche delle sostanze. Pertanto, è importante esercitarsi nel calcolo delle frazioni molari per approfondire la comprensione di questo argomento.
Scopri la formula per calcolare la concentrazione molare di una soluzione in modo semplice.
La concentrazione molare di una soluzione è una misura importante in chimica, poiché rappresenta la quantità di soluto presente in relazione al volume totale della soluzione. Per calcolare la concentrazione molare, utilizziamo la semplice formula:
Concentrazione molare (M) = Quantità di soluto (mol) / Volume di soluzione (L)
Ad esempio, se abbiamo 2 moli di soluto disciolte in 1 litro di soluzione, la concentrazione molare sarà 2 M.
La frazione molare, a sua volta, è un'altra misura importante che rappresenta la proporzione di un componente rispetto alla soluzione totale. Per calcolare la frazione molare del componente A, utilizziamo la formula:
Frazione molare di A = Mol di A / Mole totale
Ad esempio, se in una soluzione sono presenti 2 moli di sostanza A e 3 moli di sostanza B, la frazione molare di A sarà 2/5.
Ora che hai capito come calcolare la concentrazione molare e la frazione molare, che ne dici di fare qualche esercizio?
Trovare la quantità di moli in una sostanza attraverso calcoli semplici.
Per calcolare il numero di moli di una sostanza, è necessario utilizzare la formula matematica corretta. Il numero di moli di una sostanza può essere calcolato a partire dalla massa della sostanza e dalla sua massa molare. La massa molare è la massa di una mole di atomi, ioni o molecole di una sostanza ed è espressa in g/mol.
Per calcolare il numero di moli, basta dividere la massa della sostanza per la sua massa molare. Ad esempio, se abbiamo 10 grammi di acqua (H₂O), la cui massa molare è 2 g/mol, possiamo calcolare il numero di moli come segue:
Quantità di moli = Massa della sostanza / Massa molare
Quantità di moli = 10 g / 18 g/mol
Quantità di moli = 0,555 mol
Pertanto, abbiamo 0,555 moli di acqua in 10 grammi di sostanza.
La frazione molare di una sostanza in una miscela è il rapporto tra il numero di moli di quella sostanza e il numero totale di moli nella miscela. La frazione molare può essere calcolata dividendo il numero di moli della sostanza per il numero totale di moli nella miscela.
Ad esempio, se abbiamo una miscela di 2 moli di acqua e 3 moli di alcol, la frazione molare dell'acqua sarà:
Frazione molare dell'acqua = Mole di acqua / Mole totale
Frazione molare dell'acqua = 2 moli / (2 moli + 3 moli)
Frazione molare dell'acqua = 2/5
Pertanto, la frazione molare dell'acqua in questa miscela sarebbe 2/5.
Per mettere in pratica e rafforzare il concetto di frazione molare, è importante svolgere esercizi che comportino il calcolo del numero di moli e delle frazioni molari in diverse sostanze e miscele. Con la pratica, diventa più facile comprendere e applicare questi concetti alla risoluzione di problemi chimici.
Frazione molare: come si calcola, esempi, esercizi
A frazione molare è un modo per esprimere la concentrazione di elementi presenti in un composto o la concentrazione di un composto in una miscela.
La frazione molare degli elementi di un composto è definita come il quoziente tra il numero di moli di ciascuno dei diversi elementi presenti nel composto e il numero totale di moli degli stessi.
Ad esempio: se un composto ha un elemento A e un elemento B, la frazione molare di A è il numero di moli di A diviso per il numero di moli di A più il numero di moli di B. Allo stesso modo, per la frazione molare di B si esegue la stessa operazione, ma inserendo le moli di B al numeratore.
Questa operazione è rappresentata nell'immagine sopra. La somma delle frazioni molari è uguale a 1 (uno). La frazione molare è un numero adimensionale. Molte leggi possono essere espresse in termini di essa, come la legge di Dalton.
Caratteristiche e simbolo
Il valore della frazione molare è indipendente dalla temperatura e, in una miscela di gas ideale, può essere utilizzato per calcolare le pressioni parziali di ciascuno dei gas presenti nella miscela, come affermato dalla legge di Dalton.
La frazione molare è solitamente rappresentata o simbolizzata con una X maiuscola (X); sul lato destro, come pedice, è posto il simbolo dell'elemento o la formula del composto se si ha una miscela di composti.
Come viene calcolato
Se è noto il numero di moli di ciascuno degli elementi che compongono un dato composto, sommando le moli degli elementi si può ottenere il numero totale di moli presenti nel composto.
Quindi, per ottenere la frazione molare di ciascun elemento, il numero delle sue moli viene diviso per il numero totale di moli presenti nel composto. La somma dei valori delle frazioni molari dei diversi elementi è uguale a uno (1).
Esempi
Di seguito sono riportati alcuni esempi di utilizzo della frazione molare.
Esempio 1
La molalità di una soluzione, espressa in moli di soluto per chilogrammo di acqua, può essere convertita nella frazione molare del soluto. Per farlo, è sufficiente convertire 1.000 g di acqua in moli di acqua semplicemente dividendo la massa di 1.000 g di acqua per il peso molecolare dell'acqua (18 g/mol).
Quindi, dividendo il numero di moli di soluto per il numero di moli di acqua più quelle di soluto, si otterrà la frazione molare del soluto.
Ad esempio, la sostanza A ha una molalità di 0,03 m. Ciò significa che ci sono 0,3 moli di A disciolte in un chilogrammo d'acqua. Un chilogrammo d'acqua corrisponde a 55,55 moli d'acqua (1.000 g ± 18 g/mol). Pertanto, la frazione molare di A diventa:
X (A) o X A = 0,03 ÷ (55,55 + 0,03)
= 0,0005398 o 5,39810 -4
Esempio 2
Calcolo delle pressioni parziali dei gas in base alle loro frazioni molari. La legge delle pressioni parziali fu enunciata da Dalton e afferma che in una miscela di gas, ogni gas esercita la propria pressione come se occupasse l'intero volume della miscela.
La pressione totale della miscela di gas è la somma delle pressioni esercitate, separatamente, da ciascuno dei gas che compongono la miscela di gas.
L'atmosfera è composta principalmente da una miscela di quattro gas: azoto, ossigeno, anidride carbonica e vapore acqueo, ognuno dei quali esercita separatamente le seguenti pressioni parziali:
Azoto: 596 mmHg
Ossigeno: 158 mmHg
Anidride carbonica: 0,3 mmHg
Vapore acqueo: 5,7 mmHg.
Da cui si ottiene un valore di pressione atmosferica di 760 mmHg. Utilizzando queste pressioni dei gas, è possibile calcolare i seguenti valori per le loro frazioni molari:
flagellare
X N2 = 596 mmHg / 760 mmHg
= 0,7842
Ossigeno
X O2 = 158 mmHg / 760 mmHg
= 0,2079
Diossido di carbonio
X CO2 = 0,3 mmHg / 760 mmHg
= 0,00039
vapore acqueo
X H2O = 5,7 mmHg / 760 mmHg
= 0,075
Al contrario, la pressione parziale di ciascuno dei gas presenti in una miscela può essere calcolata moltiplicando il valore della sua frazione molare per la pressione totale esercitata dalla miscela di gas.
Esercizi
Esercizio 1
Qual è la frazione molare di una miscela di metanolo (CH 3 OH) e acqua (H 2 O) soluzione contenente 145 g di CH 3 OH e 120 g di H 2 I pesi molecolari: CH 3 OH = 32 g/mol e acqua = 18 g/mol.
Per prima cosa calcoliamo le moli di metanolo e acqua:
Moli di CH 3 OH = 145 g · 1 mol CH 3 OH ÷ 32 g di CH 3 OH
= 4,53 moli di CH 3 OH
Moli di H 2 O = 120 g · 1 mole di H 2 O ÷ 18 g di H 2 O
= 6,67 moli de H2O
Quindi calcoliamo le moli totali:
Moli totali di CH 3 OH e H 2 O = 4,53 + 6,67
= 11,2 moli
E quindi determiniamo le frazioni molari del metanolo e dell'acqua:
X (CH 3 OH) = 4,53 moli / 11,2 moli
= 0,404
X (A) 2 O) = 6,67 moli / 11,2 moli
= 0,596
Esercizio 2
Una miscela di 1,56 moli di azoto (N 2 ) e 1,2 moli di ossigeno (O 2 ) esercita una pressione di 0,8 atmosfere (atm). Calcola la pressione parziale esercitata da ciascuno dei gas.
Il primo passo per risolvere il problema è calcolare le frazioni molari dei gas. In un secondo momento, le pressioni parziali esercitate dai gas si ottengono moltiplicando la loro frazione molare per la pressione totale esercitata dalla miscela di gas.
Frazione molare dell'azoto:
X N2 = 1,56 moli / (1,56 moli + 1,2 moli)
= 0,565
Frazione molare dell'ossigeno:
X O2 = 1,2 moli / (1,56 moli + 1,2 moli)
= 0,435
E infine calcoliamo le pressioni parziali di ciascun 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
Esercizio 3
Qual è la frazione molare della formaldeide (CH 2 O) se 23 g del composto vengono sciolti in 4 moli di tetracloruro di carbonio (CCl 4 )? Peso molecolare di CH 2 O = 30,03 g/mol.
Calcoliamo prima le moli di formaldeide:
Moli di CH 2 O = 23 g CH 2 O · 1 mol CH 2 O ÷ 30,03 g CH 2 S
= 766 moli
E per il secondo calcoliamo la frazione molare:
X CH2OH = 0,766 moli CH 2 OH / (0,766 moli CH 2 OH + 4 moli CCl 4 )
= 0,161
Riferimenti
- Whitten, Davis, Peck e Stanley. (2008). Chimica . (8a ed.). CENGAGE Learning.
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (11 febbraio 2020). Cos'è una frazione molare? Tratto da: thoughtco.com
- Wikipedia. (2020). Frazione molare. Tratto da: en.wikipedia.org
- Fondazione CK-12. (16 ottobre 2019). Frazione molare. Chemistry LibreTexts. Tratto da: chem.libretexts.org
- Chris Deziel. (12 novembre 2018). Come calcolare una frazione molare. Tratto da: sciencing.com