เศษส่วนโมล: วิธีการคำนวณ ตัวอย่าง แบบฝึกหัด

การเริ่มต้น » วิทยาศาสตร์ » เคมี » เศษส่วนโมล: วิธีการคำนวณ ตัวอย่าง แบบฝึกหัด

เศษส่วนโมลเป็นหน่วยวัดที่ใช้ในทางเคมีเพื่อแสดงสัดส่วนขององค์ประกอบหนึ่งในส่วนผสมเทียบกับองค์ประกอบทั้งหมดที่มีอยู่ คำนวณโดยการหารปริมาณขององค์ประกอบหนึ่งด้วยผลรวมของปริมาณขององค์ประกอบทั้งหมดในส่วนผสม

ตัวอย่างเช่น หากเรามีส่วนผสมของน้ำและแอลกอฮอล์ และมีปริมาณน้ำ 100 กรัม และปริมาณแอลกอฮอล์ 50 กรัม ดังนั้นเศษส่วนโมลของน้ำจะเท่ากับ 0,66 (100 กรัม / (100 กรัม + 50 กรัม)) และเศษส่วนโมลของแอลกอฮอล์จะเท่ากับ 0,33 (50 กรัม / (100 กรัม + 50 กรัม))

แบบฝึกหัดเกี่ยวกับเศษส่วนโมลอาจรวมถึงการกำหนดเศษส่วนโมลของส่วนประกอบต่างๆ ในสารผสม การใช้เศษส่วนโมลเพื่อคำนวณปริมาณของส่วนประกอบที่ต้องการเพื่อให้ได้ความเข้มข้นที่กำหนด และอื่นๆ อีกมากมาย การฝึกฝนแบบฝึกหัดเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งต่อการทำความเข้าใจและการนำแนวคิดเรื่องเศษส่วนโมลไปใช้อย่างถูกต้อง

วิธีการคำนวณเศษส่วนโมลในสารโดยใช้สูตรง่ายๆ

เศษส่วนโมลเป็นวิธีแสดงปริมาณของสารที่กำหนดในสารผสม ในการคำนวณเศษส่วนโมลของสารในสารผสม ให้นำปริมาณของสารนั้นหารด้วยปริมาณรวมของสารผสม สูตรการคำนวณเศษส่วนโมลมีดังนี้

เศษส่วนโมล = ปริมาณสาร / ปริมาณรวมของส่วนผสม

ตัวอย่างเช่น หากเรามีส่วนผสมของน้ำและเกลือ และมีปริมาณน้ำ 50 กรัม และมีปริมาณเกลือ 30 กรัม เศษส่วนโมลของน้ำจะเป็นดังนี้:

เศษส่วนโมลของน้ำ = 50g / (50g + 30g) = 50g / 80g = 0,625

หากต้องการคำนวณเศษส่วนโมลของเกลือ เพียงแค่ลบเศษส่วนโมลของน้ำจาก 1 เนื่องจากผลรวมของเศษส่วนโมลของสารทั้งหมดในส่วนผสมจะเท่ากับ 1 เสมอ

ตอนนี้คุณเข้าใจวิธีการคำนวณเศษส่วนโมลในสารแล้ว ลองทำแบบฝึกหัดเพื่อฝึกฝนและเสริมสร้างความรู้ของคุณในหัวข้อนี้

ทำความเข้าใจสัดส่วนของสารในสารละลายผ่านเศษส่วนโมลาร์

เศษส่วนโมลเป็นวิธีแสดงความเข้มข้นของสารในสารละลาย โดยคำนึงถึงสัดส่วนของโมเลกุลของสารนั้นเทียบกับโมเลกุลทั้งหมดที่มีอยู่ ในการคำนวณเศษส่วนโมลของสาร เพียงนำจำนวนโมลของสารนั้นหารด้วยจำนวนโมลทั้งหมดในสารละลาย

ตัวอย่างเช่น หากเรามีสารละลายที่มีตัวถูกละลาย A 2 โมล และตัวถูกละลาย B 3 โมล การคำนวณเศษส่วนโมลของตัวถูกละลาย A จะเป็น 2 / (2 + 3) = 0,4 ซึ่งหมายความว่า 40% ของโมเลกุลในสารละลายเป็นตัวถูกละลาย A

เพื่อฝึกคำนวณเศษส่วนโมล เราสามารถแก้โจทย์ปัญหาได้ ตัวอย่างเช่น หากเรามีสารละลายที่มีตัวถูกละลาย C 0,5 โมล และตัวถูกละลาย D 1,5 โมล เศษส่วนโมลของตัวถูกละลาย D จะเป็นเท่าใด เศษส่วนโมลของตัวถูกละลาย D จะเท่ากับ 1,5 / (0,5 + 1,5) = 0,75 หมายความว่า 75% ของโมเลกุลในสารละลายเป็นตัวถูกละลาย D

การเข้าใจสัดส่วนของสารในสารละลายผ่านเศษส่วนโมลเป็นสิ่งสำคัญสำหรับกระบวนการทางเคมีต่างๆ เช่น การเตรียมสารละลาย การคำนวณปฏิกิริยาเคมี และการหาสมบัติทางเคมีฟิสิกส์ของสาร ดังนั้น การฝึกฝนการคำนวณเศษส่วนโมลจึงเป็นสิ่งสำคัญเพื่อความเข้าใจในหัวข้อนี้อย่างลึกซึ้งยิ่งขึ้น

ค้นพบสูตรการคำนวณความเข้มข้นโมลาร์ของสารละลายแบบง่ายๆ

ความเข้มข้นโมลาร์ของสารละลายเป็นการวัดที่สำคัญในทางเคมี ซึ่งแสดงถึงปริมาณของตัวถูกละลายที่มีอยู่เทียบกับปริมาตรทั้งหมดของสารละลาย ในการคำนวณความเข้มข้นโมลาร์ เราใช้สูตรง่ายๆ ดังนี้

ความเข้มข้นโมลาร์ (M) = ปริมาณสารละลาย (โมล) / ปริมาตรสารละลาย (ลิตร)

ตัวอย่างเช่น หากเรามีสารละลาย 2 โมลละลายอยู่ในสารละลาย 1 ลิตร ความเข้มข้นโมลาร์จะเท่ากับ 2 M

เศษส่วนโมลเป็นอีกหนึ่งการวัดที่สำคัญซึ่งแสดงถึงสัดส่วนขององค์ประกอบเมื่อเทียบกับผลลัพธ์รวม ในการคำนวณเศษส่วนโมลขององค์ประกอบ A เราใช้สูตร:

เศษส่วนโมลของ A = โมลของ A / โมลทั้งหมด

ตัวอย่างเช่น หากเรามีสาร A 2 โมลและสาร B 3 โมลในสารละลาย เศษส่วนโมลของ A จะเป็น 2/5

ตอนนี้คุณเข้าใจวิธีการคำนวณความเข้มข้นของโมลาร์และเศษส่วนโมลแล้ว ลองฝึกฝนด้วยแบบฝึกหัดดูไหม

การหาปริมาณโมลในสารโดยการคำนวณอย่างง่าย

ในการหาจำนวนโมลของสารหนึ่งๆ คุณต้องใช้สูตรคณิตศาสตร์ที่ถูกต้อง จำนวนโมลของสารสามารถคำนวณได้จากมวลของสารและมวลโมลาร์ของสารนั้น มวลโมลาร์คือมวลของอะตอม ไอออน หรือโมเลกุลหนึ่งโมลของสารหนึ่งๆ และมีหน่วยเป็นกรัมต่อโมล

ในการคำนวณจำนวนโมล ให้หารมวลของสารด้วยมวลโมลาร์ของมัน ตัวอย่างเช่น หากเรามีน้ำ (H10O) 2 กรัม ซึ่งมีมวลโมลาร์ 18 กรัม/โมล เราสามารถคำนวณจำนวนโมลได้ดังนี้

ปริมาณโมล = มวลของสาร / มวลโมลาร์

ปริมาณโมล = 10 กรัม / 18 กรัม/โมล

จำนวนโมล = 0,555 โมล

ดังนั้น เราจึงมีน้ำ 0,555 โมลในสาร 10 กรัม

เศษส่วนโมลของสารในสารผสม คือ อัตราส่วนระหว่างจำนวนโมลของสารนั้นกับจำนวนโมลทั้งหมดในสารผสม เศษส่วนโมลสามารถคำนวณได้โดยการหารจำนวนโมลของสารด้วยจำนวนโมลทั้งหมดในสารผสม

ตัวอย่างเช่น หากเรามีส่วนผสมของน้ำ 2 โมลและแอลกอฮอล์ 3 โมล เศษส่วนโมลของน้ำจะเป็นดังนี้:

เศษส่วนโมลของน้ำ = โมลของน้ำ / โมลทั้งหมด

เศษส่วนโมลของน้ำ = 2 โมล / (2 โมล + 3 โมล)

เศษส่วนโมลของน้ำ = 2/5

ดังนั้นเศษส่วนโมลของน้ำในส่วนผสมนี้จะเท่ากับ 2/5

เพื่อฝึกฝนและเสริมสร้างแนวคิดเรื่องเศษส่วนโมล สิ่งสำคัญคือต้องฝึกทำแบบฝึกหัดที่เกี่ยวข้องกับการคำนวณจำนวนโมลและเศษส่วนโมลในสารและสารผสมต่างๆ การฝึกฝนจะช่วยให้เข้าใจและประยุกต์ใช้แนวคิดเหล่านี้ในการแก้ปัญหาทางเคมีได้ง่ายขึ้น

เศษส่วนโมล: วิธีการคำนวณ ตัวอย่าง แบบฝึกหัด

A เศษส่วนโมล เป็นวิธีแสดงความเข้มข้นของธาตุที่มีอยู่ในสารประกอบหรือความเข้มข้นของสารประกอบในส่วนผสม

เศษส่วนโมลของธาตุในสารประกอบจะถูกกำหนดเป็นผลหารระหว่างจำนวนโมลของธาตุต่างๆ แต่ละชนิดที่มีอยู่ในสารประกอบและจำนวนโมลทั้งหมดของธาตุเหล่านั้น

ตัวอย่าง: หากสารประกอบมีธาตุ A และธาตุ B เศษส่วนโมลของ A คือจำนวนโมลของ A หารด้วยจำนวนโมลของ A บวกกับจำนวนโมลของ B ในทำนองเดียวกัน เศษส่วนโมลของ B จะดำเนินการแบบเดียวกัน แต่ใส่โมลของ B ไว้ในตัวเศษ

การดำเนินการนี้แสดงในภาพด้านบน ผลรวมของเศษส่วนโมลมีค่าเท่ากับ 1 (หนึ่ง) เศษส่วนโมลเป็นจำนวนไร้มิติ กฎหลายข้อสามารถแสดงในรูปของเศษส่วนโมลได้ เช่น กฎของดาลตัน

ลักษณะเด่นและสัญลักษณ์

ค่าเศษส่วนโมลไม่ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ และในส่วนผสมของก๊าซในอุดมคติ สามารถใช้คำนวณความดันย่อยของก๊าซแต่ละชนิดที่มีอยู่ในส่วนผสมของก๊าซได้ ดังที่ระบุไว้ในกฎของดาลตัน

โดยทั่วไปเศษส่วนโมลจะแสดงหรือใช้สัญลักษณ์ด้วยตัวพิมพ์ใหญ่ X (X) เป็นตัวห้อยทางด้านขวามือ สัญลักษณ์ของธาตุหรือสูตรของสารประกอบจะปรากฏหากคุณมีส่วนผสมจากสารประกอบ

วิธีการคำนวณ

หากทราบจำนวนโมลของแต่ละธาตุที่ประกอบเป็นสารประกอบที่กำหนด การรวมจำนวนโมลของธาตุเข้าด้วยกันก็สามารถหาจำนวนโมลทั้งหมดที่มีอยู่ในสารประกอบนั้นได้

ดังนั้น เพื่อหาเศษส่วนโมลของแต่ละธาตุ จะต้องนำจำนวนโมลของธาตุนั้นๆ หารด้วยจำนวนโมลทั้งหมดที่มีอยู่ในสารประกอบ ผลรวมของเศษส่วนโมลของธาตุต่างๆ มีค่าเท่ากับ 1 (XNUMX)

ตัวอย่าง

ต่อไปนี้เป็นตัวอย่างการใช้เศษส่วนโมล

ตัวอย่าง 1

ค่าโมลาลิตีของสารละลาย ซึ่งแสดงเป็นโมลของตัวถูกละลายต่อน้ำหนึ่งกิโลกรัม สามารถแปลงเป็นเศษส่วนโมลของตัวถูกละลายได้ โดยแปลงน้ำ 1.000 กรัมเป็นโมลของน้ำ โดยการหารมวลของน้ำ 1.000 กรัมด้วยน้ำหนักโมเลกุลของน้ำ (18 กรัม/โมล)

จากนั้นนำจำนวนโมลของตัวถูกละลายหารด้วยจำนวนโมลของน้ำบวกกับจำนวนตัวถูกละลาย จะได้เศษส่วนโมลของตัวถูกละลาย

ตัวอย่างเช่น สาร A มีโมลาลิตี 0,03 ไมโครโมล ซึ่งหมายความว่ามีสาร A 0,3 โมลละลายอยู่ในน้ำหนึ่งกิโลกรัม น้ำหนึ่งกิโลกรัมเทียบเท่ากับน้ำ 55,55 โมล (1.000 กรัม ± 18 กรัม/โมล) ดังนั้น เศษส่วนโมลของสาร A จะกลายเป็น:

X (A) หรือ X _A = 0,03 ÷ (55,55 + 0,03)

= 0,0005398 หรือ 5,39810 ^-4

ตัวอย่าง 2

การคำนวณความดันย่อยของแก๊สโดยพิจารณาจากเศษส่วนโมลของแก๊ส กฎความดันย่อยถูกบัญญัติโดยดาลตัน และระบุว่าในส่วนผสมของแก๊ส แก๊สแต่ละชนิดจะมีความดันราวกับว่ามันครอบครองปริมาตรทั้งหมดของส่วนผสมนั้น

ความดันรวมของส่วนผสมก๊าซคือผลรวมของความดันที่กระทำแยกกันโดยก๊าซแต่ละชนิดที่ประกอบเป็นส่วนผสมของก๊าซ

บรรยากาศประกอบด้วยส่วนผสมของก๊าซ 4 ชนิด ได้แก่ ไนโตรเจน ออกซิเจน คาร์บอนไดออกไซด์ และไอน้ำ โดยแต่ละชนิดจะมีความดันย่อยแยกกันดังต่อไปนี้

ไนโตรเจน: 596 มม.ปรอท

ออกซิเจน: 158 มม.ปรอท

คาร์บอนไดออกไซด์: 0,3 มม.ปรอท

ไอน้ำ: 5,7 mmHg.

ซึ่งให้ค่าความดันบรรยากาศเท่ากับ 760 มิลลิเมตรปรอท เมื่อใช้ความดันก๊าซเหล่านี้ สามารถคำนวณค่าเศษส่วนโมลของก๊าซได้ดังนี้:

หายนะ

X _N2 = 596 มม.ปรอท / 760 มม.ปรอท

= 0,7842

ออกซิเจน

X _O2 = 158 มม.ปรอท / 760 มม.ปรอท

  = 0,2079

คาร์บอนไดออกไซด์

X _CO2 = 0,3 มม.ปรอท / 760 มม.ปรอท

= 0,00039

ไอน้ำ

X _H2O = 5,7 มม.ปรอท / 760 มม.ปรอท

= 0,075

ในทางกลับกัน ความดันย่อยของก๊าซแต่ละชนิดที่มีอยู่ในส่วนผสมสามารถคำนวณได้โดยการคูณค่าเศษส่วนโมลด้วยความดันรวมที่ส่วนผสมของก๊าซกระทำ

การออกกำลังกาย

แบบฝึกหัดที่ 1

เศษส่วนโมลของส่วนผสมของเมทานอล (CH ₃ OH) และน้ำ (H ₂ O) สารละลายที่มี CH 145 กรัม ₃ OH และ 120 กรัมของ H ₂ น้ำหนักโมเลกุล: CH ₃ OH = 32 g/mol และน้ำ = 18 g/mol

ขั้นแรกเราคำนวณจำนวนโมลของเมทานอลและน้ำ:

โมลของ CH ₃ OH = 145 กรัม · 1 โมล CH ₃ OH ÷ 32 กรัมของ CH ₃ OH

= 4,53 โมลของ CH ₃ OH

โมลของ H ₂ O = 120 กรัม · 1 โมลของ H ₂ O ÷ 18 กรัมของ H ₂ O

= 6,67 โมล _de H2O

จากนั้นเราคำนวณจำนวนโมลทั้งหมด:

จำนวนโมลทั้งหมดของ CH ₃ โอ้และเอช ₂ O = 4,53 + 6,67

= 11,2 โมล

แล้วเราก็กำหนดเศษส่วนโมลของเมทานอลและน้ำ:

X (ช ₃ OH) = 4,53 โมล / 11,2 โมล

= 0,404

เอ็กซ์ (เอช ₂ O) = 6,67 โมล / 11,2 โมล

= 0,596

แบบฝึกหัดที่ 2

ส่วนผสมของไนโตรเจน 1,56 โมล (N ₂ ) และออกซิเจน 1,2 โมล (O ₂ ) มีความดัน 0,8 บรรยากาศ (atm) จงคำนวณความดันย่อยที่กระทำโดยก๊าซแต่ละชนิด

ขั้นตอนแรกในการแก้ปัญหาคือการคำนวณเศษส่วนโมลของก๊าซ ในขั้นตอนที่สอง ความดันย่อยที่ก๊าซกระทำจะได้จากการคูณเศษส่วนโมลของก๊าซด้วยความดันรวมที่ก๊าซผสมกระทำ

เศษส่วนโมลของไนโตรเจน:

X _N2 = 1,56 โมล / (1,56 โมล + 1,2 โมล)

= 0,565

เศษส่วนโมลาร์ของออกซิเจน:

X _O2 = 1,2 โมล / (1,56 โมล + 1,2 โมล)

= 0,435

และสุดท้ายเราคำนวณความดันย่อยของก๊าซแต่ละชนิด:

P _N2 = X _N2  · ป _T

= 0,565 · 0,8 บรรยากาศ

= 0,452 อัตม

P _O2 = X _O2 · ป _t

= 0,435 · 0,8 บรรยากาศ

= 0,348 อัตม

แบบฝึกหัดที่ 3

เศษส่วนโมลของฟอร์มาลดีไฮด์ (CH ₂ O) หากสารประกอบ 23 กรัมละลายในคาร์บอนเตตระคลอไรด์ (CCl) 4 โมล ₄ )? น้ำหนักโมเลกุลของ CH ₂ O = 30,03 กรัม/โมล

ก่อนอื่นเราจะคำนวณโมลของฟอร์มาลดีไฮด์:

CH โมล ₂ O = 23 กรัม CH ₂ O · 1 โมล CH ₂ O ÷ 30,03 กรัม CH ₂ S

= 766 โมล

และสำหรับวินาทีที่สองเราคำนวณเศษส่วนโมล:

X _CH2OH = 0,766 โมล CH ₂ OH / (0,766 โมล CH ₂ OH + 4 โมล CCl ₄ )

= 0,161

อ้างอิง

1. Whitten, Davis, Peck และ Stanley. (2008). เคมี . (พิมพ์ครั้งที่ 8). CENGAGE Learning.
2. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (11 กุมภาพันธ์ 2020). เศษส่วนโมลคืออะไร? สืบค้นจาก: thoughtco.com
3. วิกิพีเดีย. (2020). เศษส่วนโมล. สืบค้นจาก: en.wikipedia.org
4. มูลนิธิ CK-12 (16 ตุลาคม 2019) เศษส่วนโมล Chemistry LibreTexts สืบค้นจาก: chem.libretexts.org
5. คริส เดอเซียล (12 พฤศจิกายน 2018) วิธีคำนวณเศษส่วนโมล สืบค้นจาก: sciencing.com