Frazione molare come viene calcolato, esempi, esercizi

IL Frazione molare È un modo per esprimere la concentrazione degli 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 un rapporto tra il numero di moli di ciascuno dei diversi elementi presenti nel composto e il numero totale di moli di essi.

Equazione per determinare la frazione molare. Fonte: Gabriel Bolívar.

Ad esempio: se un composto ha un elemento A e un elemento B, la frazione molare di A è il numero di moli di una divisione per il numero di moli di A più il numero di moli di B. Allo stesso modo, per la frazione molare di B viene eseguita la stessa operazione ma posizionando le moli di B nel numeratore.

Questa operazione è rappresentata nell'immagine superiore. La somma delle frazioni molari è uguale a 1 (una). La frazione molare è un numero senza dimensioni (senza dimensioni). Molte leggi possono essere espresse secondo loro, come la legge di Dalton.

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Caratteristiche e simbolo

Il valore della frazione molare è indipendente dalla temperatura e in una miscela di gas ideali può essere utilizzato per calcolare le pressioni parziali di ciascuno dei gas presenti nella miscela di gas; Come sottolinea la legge di Dalton.

La frazione molare è generalmente rappresentata o simboleggiata con una lettera maiuscola (x) nella cui parte giusta, come un pedice, il simbolo dell'elemento o la formula composti è posizionato se si dispone di una miscela di composti.

Come viene calcolato

Se il numero di moli è noto per ciascuno degli elementi che formano un composto specifico, aggiungendo le moli degli elementi, è possibile ottenere il numero di moli totali che esistono nel composto.

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Quindi, per ottenere la frazione molare di ciascun elemento, il numero delle sue moli è diviso per il numero di moli totali presenti nel composto. La somma dei valori della frazione molare dei diversi elementi è uguale all'unità (1).

Esempi

I seguenti sono esempi di usi della frazione molare.

Esempio 1

La molealizzazione di una soluzione, espressa come moli di soluto per chilogrammo d'acqua, può essere trasformata nella frazione molare del soluto. Per fare questo, il 1 ° convertito.000 g di acqua in moli d'acqua, semplicemente dividendo la massa d'acqua di 1.000 g tra il peso molecolare dell'acqua (18 g/mol).

Quindi, dividendo il numero di moli dal soluto tra il numero di moli d'acqua più quelle del soluto, la frazione molare del soluto sarà ottenuta.

Ad esempio, la sostanza A ha una moralità di 0,03 m. Ciò significa che ha 0,3 moli di disciolto in un chilogrammo d'acqua. Un chilogrammo di acqua corrisponde a 55,55 moli d'acqua (1.000 g ÷ 18g/mol). Pertanto, la frazione molare di A è:

X (a) o x_A = 0,03 ÷ (55,55 + 0,03)

= 0.0005398 o 5.398 · 10^-4

Esempio 2

Calcolo delle pressioni parziali dei gas in base alle loro frazioni molari. La legge delle pressioni parziali è stata dichiarata da Dalton e indica che in una miscela di gas ogni gas esercita la sua pressione come se occupasse l'intero volume della miscela di gas.

La pressione totale della miscela di gas è la somma delle pressioni esercitate, separatamente, per ciascuno dei gas che fanno parte della miscela di gas.

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L'atmosfera è costituita principalmente da una miscela di quattro gas: azoto, ossigeno, anidride carbonica e vapore acqueo, esercitando ciascuno separatamente, le seguenti pressioni parziali:

Azoto: 596 mmhg

Ossigeno: 158 mmhg

Anidride carbonica: 0,3 mmHg

Vapore acqueo: 5,7 mmHg.

Che produce un valore di pressione atmosferico di 760 mmHg. Usando queste pressioni del gas è possibile calcolare i seguenti valori delle loro frazioni molari:

Azoto

X_N2 = 596 mmHg / 760 mmHg

= 0,7842

Ossigeno

X_O2 = 158 mmHg / 760 mmHg

  = 0.2079

Anidride carbonica

X_CO2 = 0,3 mmHg / 760 mmHg

= 0,00039

Vapore d'acqua

X_H2O = 5,7 mmHg / 760 mmHg

= 0,075

In una forma reciproca, può essere calcolata la pressione parziale di ciascuno dei gas presenti in una miscela, 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 soluzione di metanolo (CH₃Oh) e acqua (h₂O) che contiene 145 g di Cho₃Oh e 120 g di H₂O? Pesos molecolare: CH₃OH = 32 g/mol e acqua = 18 g/mol.

Calcoliamo prima le moli di metanolo e acqua:

Moli di ch₃OH = 145 g · 1 mol Cho₃Oh ÷ 32 g di Cho₃OH

= 4.53 Mol Cho₃OH

Moli di h₂O = 120 g · 1 mol di H₂O ÷ 18 g di H₂O

= 6,67 mol H₂O

Quindi calcoliamo le talpe totali:

Moli totali di CH₃Oh e h₂O = 4,53 + 6,67

= 11.2 talpe

E così determiniamo le moli di metanolo e acqua:

X (Ch₃OH) = 4,53 moli / 11,2 moli

= 0.404

X (h₂O) = 6,67 moli / 11,2 moli

= 0,596

Esercizio 2

Una miscela di 1,56 moli di azoto (N₂) e 1,2 moli di ossigeno (o₂) esercita una pressione di 0,8 atmosfere (ATM). Calcola la pressione parziale esercitata da ciascuno dei gas.

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Il primo passo per risolvere il problema è il calcolo delle frazioni molari dei gas. In una seconda fase, si ottengono pressioni parziali esercitate dai gas, moltiplicando la loro frazione molare per la pressione totale esercitata dalla miscela di gas.

Frazione molare di azoto:

X_N2 = 1,56 moli / (1,56 moli +1,2 moli)

= 0,565

Frazione molare di 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 (CH₂O) Se 23 g del composto vengono sciolti in 4 moli di tetracloruro di carbonio (CCL₄)? Peso molecolare di CH₂O = 30,03 g/mol.

Calcoliamo prima le talpe formaldeide:

Moli ch₂O = 23 g Cho₂O · 1 mol Cho₂O ÷ 30.03 g Cho₂O

= O, 766 talpe

E per il secondo calcoliamo la frazione molare:

X_CH2OH = 0,766 moli Cho₂OH / (0,766 moli Cho₂OH + 4 moli CCL₄)

= 0,161

Riferimenti

1. Whitten, Davis, Peck e Stanley. (2008). Chimica. (8 ° ed.). Apprendimento del Cengage.
2. Helmestine, Anne Marie, PH.D. (11 febbraio 2020). Cos'è una frazione talpa? Recuperato da: Thoughtco.com
3. Wikipedia. (2020). Frazione molare. Recuperato da: in.Wikipedia.org
4. Fondazione CK-12. (16 ottobre 2019). Frazione molare. Chimica librettexts. Recuperato da: Chem.Librettexts.org
5. Chris Deziel. (12 novembre 2018). Come calcolare la frazione molare. Recuperato da: scientifici.com