Ułamek molowy to miara stosowana w chemii do określenia proporcji jednego składnika w mieszaninie w stosunku do wszystkich składników. Oblicza się go, dzieląc ilość jednego składnika przez sumę ilości wszystkich składników w mieszaninie.
Na przykład, jeśli mamy mieszaninę wody i alkoholu, a ilość wody wynosi 100 g, a ilość alkoholu wynosi 50 g, to ułamek molowy wody będzie wynosił 0,66 (100 g / (100 g + 50 g)), a ułamek molowy alkoholu będzie wynosił 0,33 (50 g / (100 g + 50 g)).
Ćwiczenia z ułamkami molowymi mogą obejmować wyznaczanie ułamków molowych różnych składników w mieszaninie, wykorzystanie ułamków molowych do obliczenia ilości składnika potrzebnej do uzyskania danego stężenia i wiele innych. Praktyka z ćwiczeniami jest niezbędna do zrozumienia i prawidłowego stosowania koncepcji ułamka molowego.
Metoda obliczania ułamka molowego substancji przy użyciu prostego wzoru.
Ułamek molowy to sposób wyrażania ilości danej substancji w mieszaninie. Aby obliczyć ułamek molowy substancji w mieszaninie, wystarczy podzielić ilość substancji przez całkowitą ilość mieszaniny. Wzór na obliczenie ułamka molowego to:
Ułamek molowy = ilość substancji / całkowita ilość mieszaniny
Na przykład, jeśli mamy mieszaninę wody i soli, a ilość wody wynosi 50 g, a ilość soli wynosi 30 g, to ułamek molowy wody będzie wynosił:
Ułamek molowy wody = 50 g / (50 g + 30 g) = 50 g / 80 g = 0,625
Aby obliczyć ułamek molowy soli, wystarczy odjąć ułamek molowy wody od 1, ponieważ suma ułamków molowych wszystkich substancji w mieszaninie jest zawsze równa 1.
Teraz, gdy wiesz już, jak obliczyć ułamek molowy substancji, spróbuj rozwiązać kilka ćwiczeń, aby poćwiczyć i utrwalić swoją wiedzę na ten temat.
Zrozumienie proporcji substancji w roztworach poprzez ułamki molowe.
Ułamek molowy to sposób wyrażania stężenia substancji w roztworze, uwzględniający stosunek liczby cząsteczek danej substancji do całkowitej liczby cząsteczek obecnych w roztworze. Aby obliczyć ułamek molowy substancji, wystarczy podzielić liczbę moli substancji przez całkowitą liczbę moli w roztworze.
Na przykład, jeśli mamy roztwór zawierający 2 mole substancji rozpuszczonej A i 3 mole substancji rozpuszczonej B, obliczenie ułamka molowego substancji rozpuszczonej A wyniesie 2/(2 + 3) = 0,4. Oznacza to, że 40% cząsteczek w roztworze to substancja rozpuszczona A.
Aby poćwiczyć obliczanie ułamków molowych, możemy rozwiązać kilka zadań. Na przykład, jeśli mamy roztwór zawierający 0,5 mola substancji rozpuszczonej C i 1,5 mola substancji rozpuszczonej D, jaki jest ułamek molowy substancji rozpuszczonej D? Ułamek molowy substancji rozpuszczonej D wynosiłby 1,5 / (0,5 + 1,5) = 0,75, co oznacza, że 75% cząsteczek w roztworze to substancja rozpuszczona D.
Zrozumienie proporcji substancji w roztworach poprzez ułamki molowe jest niezbędne do różnych procesów chemicznych, takich jak przygotowywanie roztworów, obliczanie reakcji chemicznych i określanie właściwości fizykochemicznych substancji. Dlatego ważne jest, aby ćwiczyć obliczanie ułamków molowych, aby pogłębić zrozumienie tego tematu.
Poznaj wzór pozwalający w prosty sposób obliczyć stężenie molowe roztworu.
Stężenie molowe roztworu jest ważnym parametrem chemicznym, odzwierciedlającym ilość substancji rozpuszczonej w stosunku do całkowitej objętości roztworu. Aby obliczyć stężenie molowe, używamy prostego wzoru:
Stężenie molowe (M) = Ilość substancji rozpuszczonej (mol) / Objętość roztworu (l)
Na przykład, jeżeli w 2 litrze roztworu rozpuszczą się 1 mole substancji rozpuszczonej, stężenie molowe będzie wynosić 2 M.
Ułamek molowy to z kolei kolejny ważny parametr, który określa proporcję składnika w stosunku do całości roztworu. Aby obliczyć ułamek molowy składnika A, używamy wzoru:
Ułamek molowy A = Mol A / Całkowita liczba moli
Na przykład, jeśli w roztworze mamy 2 mole substancji A i 3 mole substancji B, ułamek molowy A będzie wynosił 2/5.
Teraz, gdy wiesz już, jak obliczyć stężenie molowe i ułamek molowy, co powiesz na kilka ćwiczeń?
Obliczanie liczby moli substancji za pomocą prostych obliczeń.
Aby obliczyć liczbę moli substancji, należy użyć poprawnego wzoru matematycznego. Liczbę moli substancji można obliczyć na podstawie masy substancji i jej masy molowej. Masa molowa to masa jednego mola atomów, jonów lub cząsteczek substancji i jest wyrażana w g/mol.
Aby obliczyć liczbę moli, wystarczy podzielić masę substancji przez jej masę molową. Na przykład, jeśli mamy 10 gramów wody (H2O) o masie molowej 18 g/mol, możemy obliczyć liczbę moli w następujący sposób:
Liczba moli = Masa substancji / Masa molowa
Liczba moli = 10 g / 18 g/mol
Liczba moli = 0,555 mola
Zatem w 0,555 gramach substancji znajduje się 10 mola wody.
Ułamek molowy substancji w mieszaninie to stosunek liczby moli tej substancji do całkowitej liczby moli w mieszaninie. Ułamek molowy można obliczyć, dzieląc liczbę moli substancji przez całkowitą liczbę moli w mieszaninie.
Na przykład, jeśli mamy mieszaninę składającą się z 2 moli wody i 3 moli alkoholu, ułamek molowy wody będzie wynosił:
Ułamek molowy wody = Mol wody / Całkowita liczba molowa
Ułamek molowy wody = 2 mol / (2 mol + 3 mol)
Ułamek molowy wody = 2/5
Zatem ułamek molowy wody w tej mieszaninie będzie wynosił 2/5.
Aby przećwiczyć i utrwalić koncepcję ułamka molowego, ważne jest wykonywanie ćwiczeń polegających na obliczaniu liczby moli i ułamków molowych w różnych substancjach i mieszaninach. Dzięki praktyce zrozumienie i zastosowanie tych koncepcji w rozwiązywaniu problemów chemicznych staje się łatwiejsze.
Ułamek molowy: jak go obliczyć, przykłady, ćwiczenia
A ułamek molowy jest sposobem wyrażania stężenia pierwiastków obecnych w związku chemicznym lub stężenia związku chemicznego w mieszaninie.
Ułamek molowy pierwiastków związku chemicznego definiuje się jako iloraz liczby moli każdego z pierwiastków wchodzących w skład związku chemicznego i całkowitej liczby ich moli.
Na przykład: jeśli związek chemiczny ma pierwiastek A i pierwiastek B, ułamek molowy A to liczba moli A podzielona przez liczbę moli A plus liczba moli B. Podobnie, dla ułamka molowego B wykonuje się tę samą operację, umieszczając jednak liczbę moli B w liczniku.
Operację tę przedstawiono na powyższym rysunku. Suma ułamków molowych jest równa 1 (jeden). Ułamek molowy jest liczbą bezwymiarową. Wiele praw można zapisać za ich pomocą, na przykład prawo Daltona.
Cechy i symbol
Wartość ułamka molowego nie zależy od temperatury i w doskonałej mieszaninie gazów można ją wykorzystać do obliczenia ciśnień parcjalnych każdego z gazów wchodzących w skład mieszaniny, zgodnie z prawem Daltona.
Ułamek molowy jest zazwyczaj przedstawiany lub symbolizowany wielką literą X (X). Po prawej stronie, jako indeks dolny, umieszcza się symbol pierwiastka lub wzór związku chemicznego, jeśli jest to mieszanina związków chemicznych.
Jak to się oblicza
Jeżeli znana jest liczba moli każdego pierwiastka wchodzącego w skład danego związku chemicznego, to poprzez zsumowanie moli pierwiastków można uzyskać całkowitą liczbę moli w danym związku chemicznym.
Zatem, aby uzyskać ułamek molowy każdego pierwiastka, liczbę jego moli dzielimy przez całkowitą liczbę moli obecnych w związku. Suma wartości ułamków molowych poszczególnych pierwiastków jest równa jedności (1).
Przykłady
Poniżej podano przykłady zastosowania ułamka molowego.
Przykład 1
Molalność roztworu, wyrażoną w molach substancji rozpuszczonej na kilogram wody, można przeliczyć na ułamek molowy substancji rozpuszczonej. Aby to zrobić, wystarczy przeliczyć 1.000 g wody na mole wody, dzieląc masę 1.000 g wody przez masę cząsteczkową wody (18 g/mol).
Następnie, dzieląc liczbę moli substancji rozpuszczonej przez liczbę moli wody i substancji rozpuszczonej, otrzymamy ułamek molowy substancji rozpuszczonej.
Na przykład substancja A ma molalność 0,03 mola. Oznacza to, że w jednym kilogramie wody rozpuszczono 0,3 mola A. Jeden kilogram wody odpowiada 55,55 molom wody (1.000 g ± 18 g/mol). Zatem ułamek molowy substancji A wynosi:
X (A) lub X A = 0,03 ÷ (55,55 + 0,03)
= 0,0005398 lub 5,39810 -4
Przykład 2
Obliczanie ciśnień parcjalnych gazów na podstawie ich ułamków molowych. Prawo ciśnień parcjalnych zostało sformułowane przez Daltona i głosi, że w mieszaninie gazów każdy gaz wywiera swoje ciśnienie tak, jakby zajmował całą objętość mieszaniny.
Całkowite ciśnienie mieszanki gazowej jest sumą ciśnień wywieranych oddzielnie przez każdy z gazów wchodzących w skład mieszanki gazowej.
Atmosfera składa się głównie z mieszanki czterech gazów: azotu, tlenu, dwutlenku węgla i pary wodnej, z których każdy wywiera oddzielnie następujące ciśnienia parcjalne:
Azot: 596 mmHg
Tlen: 158 mmHg
Dwutlenek węgla: 0,3 mmHg
Para wodna: 5,7 mmHg.
Co daje wartość ciśnienia atmosferycznego 760 mmHg. Na podstawie tych ciśnień gazów można obliczyć następujące wartości ich ułamków molowych:
biczować
X N2 = 596 mmHg / 760 mmHg
= 0,7842
Tlen
X O2 = 158 mmHg / 760 mmHg
= 0,2079
Dwutlenek węgla
X CO2 = 0,3 mmHg / 760 mmHg
= 0,00039
Para wodna
X H2O = 5,7 mmHg / 760 mmHg
= 0,075
Odwrotnie, ciśnienie parcjalne każdego z gazów obecnych w mieszaninie można obliczyć, mnożąc wartość jego ułamka molowego przez całkowite ciśnienie wywierane przez mieszaninę gazów.
Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Jaka jest frakcja molowa mieszaniny metanolu (CH 3 OH) i woda (H 2 O) roztwór zawierający 145 g CH 3 OH i 120 g H 2 Masy cząsteczkowe: CH 3 OH = 32 g/mol i woda = 18 g/mol.
Najpierw obliczymy liczbę moli metanolu i wody:
Mole CH 3 OH = 145 g · 1 mol CH 3 OH ÷ 32 g CH 3 OH
= 4,53 mola CH 3 OH
Mole H 2 O = 120 g · 1 mol H 2 O ÷ 18 g H 2 O
= 6,67 mola de H2O
Następnie obliczamy całkowitą liczbę moli:
Całkowita liczba moli CH 3 OH i H 2 O = 4,53 + 6,67
= 11,2 moli
I tak wyznaczamy ułamki molowe metanolu i wody:
X (CH 3 OH) = 4,53 mola / 11,2 mola
= 0,404
X (wys.) 2 O) = 6,67 mola / 11,2 mola
= 0,596
Ćwiczenie 2
Mieszanina 1,56 mola azotu (N 2 ) i 1,2 mola tlenu (O 2 ) wywiera ciśnienie 0,8 atmosfery (atm). Oblicz ciśnienie parcjalne wywierane przez każdy z gazów.
Pierwszym krokiem w rozwiązaniu problemu jest obliczenie ułamków molowych gazów. W drugim kroku ciśnienia parcjalne wywierane przez gazy uzyskuje się, mnożąc ich ułamki molowe przez całkowite ciśnienie wywierane przez mieszaninę gazów.
Ułamek molowy azotu:
X N2 = 1,56 mola / (1,56 mola + 1,2 mola)
= 0,565
Ułamek molowy tlenu:
X O2 = 1,2 mola / (1,56 mola + 1,2 mola)
= 0,435
Na koniec obliczamy ciśnienia parcjalne poszczególnych gazów:
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
Ćwiczenie 3
Jaka jest frakcja molowa formaldehydu (CH? 2 O) jeśli 23 g związku rozpuszczono w 4 molach czterochlorku węgla (CCl 4 )? Masa cząsteczkowa CH 2 O = 30,03 g/mol.
Najpierw obliczymy liczbę moli formaldehydu:
Krety CH 2 O = 23 g CH 2 O · 1 mol CH 2 O ÷ 30,03 g CH 2 S
= 766 mola
A po drugie, obliczamy ułamek molowy:
X CH2OH = 0,766 mola CH 2 OH / (0,766 mola CH 2 OH + 4 mole CCl 4 )
= 0,161
Referencje
- Whitten, Davis, Peck i Stanley. (2008). Chemia . (8. wyd.). CENGAGE Learning.
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (11 lutego 2020 r.). Czym jest ułamek molowy? Źródło: thoughtco.com
- Wikipedia. (2020). Ułamek molowy. Źródło: en.wikipedia.org
- Fundacja CK-12. (16 października 2019 r.). Ułamek molowy. Chemistry LibreTexts. Źródło: chem.libretexts.org
- Chris Deziel. (12 listopada 2018). Jak obliczyć ułamek molowy. Źródło: sciencing.com