Fracția molară este o măsurătoare utilizată în chimie pentru a reprezenta proporția unei componente dintr-un amestec în raport cu totalul componentelor prezente. Se calculează prin împărțirea cantității unei componente la suma cantităților tuturor componentelor din amestec.
De exemplu, dacă avem un amestec de apă și alcool, iar cantitatea de apă este de 100 g și cantitatea de alcool este de 50 g, atunci fracția molară a apei ar fi de 0,66 (100 g / (100 g + 50 g)), iar fracția molară a alcoolului ar fi de 0,33 (50 g / (100 g + 50 g)).
Exercițiile care implică fracții molare pot include determinarea fracției molare a diferitelor componente dintr-un amestec, utilizarea fracțiilor molare pentru a calcula cantitatea unei componente necesară pentru a obține o anumită concentrație și multe altele. Exersarea cu exerciții este esențială pentru înțelegerea și aplicarea corectă a conceptului de fracție molară.
Metodă de calculare a fracției molare din substanțe folosind o formulă simplă.
Fracția molară este o modalitate de a exprima cantitatea unei substanțe date dintr-un amestec. Pentru a calcula fracția molară a unei substanțe dintr-un amestec, pur și simplu împărțiți cantitatea substanței la cantitatea totală a amestecului. Formula pentru calcularea fracției molare este:
Fracția molară = cantitatea de substanță / cantitatea totală de amestec
De exemplu, dacă avem un amestec de apă și sare, iar cantitatea de apă este de 50 g și cantitatea de sare este de 30 g, fracția molară a apei ar fi:
Fracția molară a apei = 50g / (50g + 30g) = 50g / 80g = 0,625
Pentru a calcula fracția molară a sării, pur și simplu scădeți fracția molară a apei din 1, deoarece suma fracțiilor molare ale tuturor substanțelor dintr-un amestec este întotdeauna egală cu 1.
Acum că ai înțeles cum să calculezi fracția molară în substanțe, încearcă să rezolvi câteva exerciții pentru a exersa și a-ți consolida cunoștințele pe acest subiect.
Înțelegerea proporțiilor substanțelor în soluții prin intermediul fracțiilor molare.
Fracția molară este o modalitate de a exprima concentrația unei substanțe într-o soluție, ținând cont de proporția de molecule ale acelei substanțe în raport cu totalul moleculelor prezente. Pentru a calcula fracția molară a unei substanțe, pur și simplu împărțiți numărul de moli ai substanței la numărul total de moli din soluție.
De exemplu, dacă avem o soluție cu 2 moli de substanță dizolvată A și 3 moli de substanță dizolvată B, calculul fracției molare a substanței dizolvate A ar fi 2 / (2 + 3) = 0,4. Aceasta înseamnă că 40% dintre moleculele din soluție sunt substanța dizolvată A.
Pentru a exersa calcularea fracțiilor molare, putem rezolva câteva probleme. De exemplu, dacă avem o soluție cu 0,5 moli de substanță dizolvată C și 1,5 moli de substanță dizolvată D, care este fracția molară a substanței dizolvate D? Fracția molară a substanței dizolvate D ar fi 1,5 / (0,5 + 1,5) = 0,75, ceea ce înseamnă că 75% din moleculele din soluție sunt substanță dizolvată D.
Înțelegerea proporțiilor substanțelor în soluții prin intermediul fracțiilor molare este esențială pentru diverse procese chimice, cum ar fi prepararea soluțiilor, calcularea reacțiilor chimice și determinarea proprietăților fizico-chimice ale substanțelor. Prin urmare, este important să exersați calcularea fracțiilor molare pentru a vă aprofunda înțelegerea acestui subiect.
Descoperă formula pentru a calcula concentrația molară a unei soluții într-un mod simplu.
Concentrația molară a unei soluții este o măsurătoare importantă în chimie, reprezentând cantitatea de substanță dizolvată prezentă în raport cu volumul total al soluției. Pentru a calcula concentrația molară, folosim formula simplă:
Concentrația molară (M) = Cantitatea de substanță dizolvată (mol) / Volumul soluției (L)
De exemplu, dacă avem 2 moli de substanță dizolvată într-un litru de soluție, concentrația molară ar fi de 1 M.
Fracția molară, la rândul ei, este o altă măsură importantă care reprezintă proporția unei componente în raport cu soluția totală. Pentru a calcula fracția molară a componentei A, folosim formula:
Fracția molară de A = Moli de A / Moli totali
De exemplu, dacă avem 2 moli de substanță A și 3 moli de substanță B într-o soluție, fracția molară a substanței A ar fi 2/5.
Acum că ai înțeles cum să calculezi concentrația molară și fracția molară, ce-ar fi să exersezi cu câteva exerciții?
Găsirea cantității de moli dintr-o substanță prin calcule simple.
Pentru a găsi numărul de moli dintr-o substanță, trebuie să utilizați formula matematică corectă. Numărul de moli dintr-o substanță poate fi calculat din masa substanței și masa sa molară. Masa molară este masa unui mol de atomi, ioni sau molecule dintr-o substanță și este exprimată în g/mol.
Pentru a calcula numărul de moli, pur și simplu împărțim masa substanței la masa sa molară. De exemplu, dacă avem 10 grame de apă (H2O), a cărei masă molară este de 18 g/mol, putem calcula numărul de moli după cum urmează:
Cantitatea de moli = Masa substanței / Masa molară
Cantitatea de moli = 10 g / 18 g/mol
Cantitatea de moli = 0,555 moli
Prin urmare, avem 0,555 moli de apă în 10 grame de substanță.
Fracția molară a unei substanțe dintr-un amestec este raportul dintre numărul de moli ai acelei substanțe și numărul total de moli din amestec. Fracția molară poate fi calculată împărțind numărul de moli ai substanței la numărul total de moli din amestec.
De exemplu, dacă avem un amestec de 2 moli de apă și 3 moli de alcool, fracția molară a apei ar fi:
Fracția molară a apei = Mol de apă / Mol total
Fracția molară a apei = 2 mol / (2 mol + 3 mol)
Fracția molară a apei = 2/5
Astfel, fracția molară de apă din acest amestec ar fi 2/5.
Pentru a exersa și a consolida conceptul de fracție molară, este important să efectuați exerciții care implică calcularea numărului de moli și a fracțiilor molare din diferite substanțe și amestecuri. Cu practica, devine mai ușor să înțelegeți și să aplicați aceste concepte la rezolvarea problemelor chimice.
Fracția molară: cum se calculează, exemple, exerciții
A fracție molară este o modalitate de a exprima concentrația elementelor prezente într-un compus sau concentrația unui compus într-un amestec.
Fracția molară a elementelor unui compus este definită ca raportul dintre numărul de moli din fiecare dintre diferitele elemente prezente în compus și numărul total de moli din acestea.
De exemplu: dacă un compus are un element A și un element B, fracția molară a lui A este numărul de moli de A împărțit la numărul de moli de A plus numărul de moli de B. În mod similar, pentru fracția molară a lui B se efectuează aceeași operație, dar plasând molii de B la numărător.
Această operație este reprezentată în imaginea de mai sus. Suma fracțiilor molare este egală cu 1 (unu). Fracția molară este un număr adimensional. Multe legi pot fi exprimate în funcție de acestea, cum ar fi Legea lui Dalton.
Caracteristici și simboluri
Valoarea fracției molare este independentă de temperatură și, într-un amestec ideal de gaze, poate fi utilizată pentru a calcula presiunile parțiale ale fiecăruia dintre gazele prezente în amestecul de gaze; așa cum este afirmat de legea lui Dalton.
Fracția molară este de obicei reprezentată sau simbolizată cu un X majuscul (X), în partea dreaptă, ca indice, se plasează simbolul elementului sau formula compusului dacă aveți un amestec de compuși.
Cum se calculează
Dacă se cunoaște numărul de moli din fiecare dintre elementele care alcătuiesc un compus dat, adunarea molilor elementelor poate obține numărul total de moli existenți în compus.
Deci, pentru a obține fracția molară a fiecărui element, numărul de moli ai acestuia se împarte la numărul total de moli prezenți în compus. Suma valorilor fracțiilor molare ale diferitelor elemente este egală cu unitatea (1).
Exemple
Următoarele sunt exemple de utilizări ale fracției molare.
Exemplul 1
Molalitatea unei soluții, exprimată în moli de substanță dizolvată per kilogram de apă, poate fi convertită în fracția molară a substanței dizolvate. Pentru a face acest lucru, convertiți 1.000 g de apă în moli de apă prin simpla împărțire a masei a 1.000 g de apă la greutatea moleculară a apei (18 g/mol).
Apoi, împărțind numărul de moli de substanță dizolvată la numărul de moli de apă plus cei de substanță dizolvată, se va obține fracția molară de substanță dizolvată.
De exemplu, substanța A are o molalitate de 0,03 m. Aceasta înseamnă că aveți 0,3 moli de A dizolvați într-un kilogram de apă. Un kilogram de apă corespunde la 55,55 moli de apă (1.000 g ± 18 g/mol). Prin urmare, fracția molară a substanței A devine:
X (A) sau X A = 0,03 ÷ (55,55 + 0,03)
= 0,0005398 sau 5,39810 -4
Exemplul 2
Calculul presiunilor parțiale ale gazelor pe baza fracțiilor lor molare. Legea presiunilor parțiale a fost enunțată de Dalton și afirmă că într-un amestec de gaze, fiecare gaz își exercită presiunea ca și cum ar ocupa întregul volum al amestecului.
Presiunea totală a amestecului de gaze este suma presiunilor exercitate, separat, de fiecare dintre gazele care alcătuiesc amestecul de gaze.
Atmosfera este compusă în principal dintr-un amestec de patru gaze: azot, oxigen, dioxid de carbon și vapori de apă, fiecare exercitând separat următoarele presiuni parțiale:
Azot: 596 mmHg
Oxigen: 158 mmHg
Dioxid de carbon: 0,3 mmHg
Vapori de apă: 5,7 mmHg.
Ceea ce dă o valoare a presiunii atmosferice de 760 mmHg. Folosind aceste presiuni ale gazelor, se pot calcula următoarele valori pentru fracțiile lor molare:
flagel
X N2 = 596 mmHg / 760 mmHg
= 0,7842
Oxigen
X O2 = 158 mmHg / 760 mmHg
= 0,2079
Dioxid de carbon
X CO2 = 0,3 mmHg / 760 mmHg
= 0,00039
Aburi
X H2O = 5,7 mmHg / 760 mmHg
= 0,075
În schimb, presiunea parțială a fiecăruia dintre gazele prezente într-un amestec poate fi calculată prin înmulțirea valorii fracției sale molare cu presiunea totală exercitată de amestecul de gaze.
Exerciții
Exercițiul 1
Care este fracția molară a unui amestec de metanol (CH 3 OH) și apă (H 2 O) soluție conținând 145 g de CH 3 OH și 120 g de H 2 Greutățile moleculare: CH 3 OH = 32 g/mol și apă = 18 g/mol.
Mai întâi calculăm molii de metanol și apă:
Moli de CH 3 OH = 145 g · 1 mol CH 3 OH ÷ 32 g de CH 3 OH
= 4,53 moli de CH 3 OH
Moli de H 2 O = 120 g · 1 mol de H 2 O ÷ 18 g de H 2 O
= 6,67 mol de H2O
Apoi calculăm numărul total de moli:
Moli totali de CH 3 OH și H 2 O = 4,53 + 6,67
= 11,2 moli
Și astfel determinăm fracțiile molare de metanol și apă:
X (CH 3 OH) = 4,53 moli / 11,2 moli
= 0,404
X (H 2 O) = 6,67 moli / 11,2 moli
= 0,596
Exercițiul 2
Un amestec de 1,56 moli de azot (N 2 ) și 1,2 moli de oxigen (O 2 ) exercită o presiune de 0,8 atmosfere (atm). Calculați presiunea parțială exercitată de fiecare dintre gaze.
Primul pas în rezolvarea problemei este calcularea fracțiilor molare ale gazelor. Într-o a doua etapă, presiunile parțiale exercitate de gaze se obțin prin înmulțirea fracției lor molare cu presiunea totală exercitată de amestecul de gaze.
Fracția molară de azot:
X N2 = 1,56 moli / (1,56 moli + 1,2 moli)
= 0,565
Fracția molară de oxigen:
X O2 = 1,2 moli / (1,56 moli + 1,2 moli)
= 0,435
Și în final calculăm presiunile parțiale ale fiecărui 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
Exercițiul 3
Care este fracția molară a formaldehidei (CH 2 O) dacă 23 g din compus sunt dizolvate în 4 moli de tetraclorură de carbon (CCl 4 Greutatea moleculară a CH 2 O = 30,03 g/mol.
Calculăm mai întâi molii de formaldehidă:
Alunițe de CH 2 O = 23 g CH 2 O · 1 mol CH 2 O ÷ 30,03 g CH 2 S
= 766 moli
Și pentru a doua, calculăm fracția molară:
X CH2OH = 0,766 moli CH 2 OH / (0,766 moli CH 2 OH + 4 moli de CCl 4 )
= 0,161
Referințe
- Whitten, Davis, Peck și Stanley. (2008). Chimie (ediția a VIII-a). CENGAGE Learning.
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (11 februarie 2020). Ce este o fracție molară? Accesat de la: thoughtco.com
- Wikipedia. (2020). Fracție molară. Preluat de la: ro.wikipedia.org
- Fundația CK-12. (16 octombrie 2019). Fracție molară. Chemistry LibreTexts. Accesat de la: chem.libretexts.org
- Chris Deziel. (12 noiembrie 2018). Cum se calculează o fracție molară. Accesat de la: sciencening.com