- Caratteristiche e simbolo
- Come viene calcolato
- Esempi
- Esempio 1
- Esempio 2
- esercizi
- Esercizio 1
- Esercizio 2
- Esercizio 3
- Riferimenti
La 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 quoziente tra il numero di moli di ciascuno dei diversi elementi presenti nel composto e il numero totale di moli di essi.
Equazione per la determinazione della 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 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 La stessa operazione viene eseguita ma ponendo le talpe di B.
Questa operazione è rappresentata nell'immagine sopra. La somma delle frazioni molari è uguale a 1 (uno). La frazione molare è un numero adimensionale (adimensionale). Molte leggi possono essere espresse in termini di esse, come la legge di Dalton.
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 affermato nella legge di Dalton.
La frazione molare è solitamente rappresentata o simbolizzata da una X maiuscola (X) sul lato destro, come pedice, il simbolo dell'elemento o la formula del composto è posto se c'è una miscela di composti.
Come viene calcolato
Se il numero di moli è noto per ciascuno degli elementi che compongono un dato composto, aggiungendo le moli degli elementi si può ottenere il numero totale di moli che esistono nel composto.
Quindi, per ottenere la frazione molare di ciascun elemento, il numero delle sue moli viene 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 molalità di una soluzione, espressa come moli di soluto per chilogrammo di acqua, può essere trasformata nella frazione molare del soluto. Per fare ciò, i 1.000 g di acqua vengono convertiti in moli di acqua, semplicemente dividendo la massa di acqua di 1.000 g per il peso molecolare dell'acqua (18 g / mol).
Quindi, dividendo il numero di moli del soluto per il numero di moli di acqua più quelle del soluto, si otterrà la frazione molare del soluto.
Ad esempio, la sostanza A ha una molalità di 0,03 m. Ciò significa che hai 0,3 moli di A disciolte in un chilogrammo di acqua. Un chilogrammo di acqua corrisponde a 55,55 moli di 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 5.398 10 -4
Esempio 2
Calcolo delle pressioni parziali dei gas in funzione delle loro frazioni molari. La legge delle pressioni parziali è stata enunciata 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, da ciascuno dei gas che fanno parte della miscela di gas.
L'atmosfera è costituita principalmente da una miscela di quattro gas: azoto, ossigeno, anidride carbonica e vapore acqueo, ciascuno dei quali esercita 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 atmosferica di 760 mmHg. Utilizzando 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
Diossido di carbonio
X CO2 = 0,3 mmHg / 760 mmHg
= 0.00039
Vapore d'acqua
X H2O = 5,7 mmHg / 760 mmHg
= 0,075
Reciprocamente, 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 gassosa.
esercizi
Esercizio 1
Qual è la frazione molare di una soluzione di metanolo (CH 3 OH) e acqua (H 2 O) contenente 145 g di CH 3 OH e 120 g di H 2 O? 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 di CH 3 OH ÷ 32 g di CH 3 OH
= 4,53 moli CH 3 OH
Moli di H 2 O = 120 g · 1 moli di H 2 O ÷ 18 g di H 2 O
= 6,67 mol H 2 O
Quindi calcoliamo le moli totali:
Moli totali di CH 3 OH e H 2 O = 4,53 + 6,67
= 11,2 moli
Quindi determiniamo le frazioni molari di metanolo e acqua:
X (CH 3 OH) = 4,53 moli / 11,2 moli
= 0,404
X (H 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 il calcolo delle frazioni molari dei gas. In una seconda fase si ottengono le pressioni parziali esercitate dai gas 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 di ossigeno:
X O2 = 1,2 moli / (1,56 moli + 1,2 moli)
= 0,435
E infine calcoliamo le pressioni parziali di ogni 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 CH 2 O = 30,03 g / mol.
Per prima cosa calcoliamo le moli di formaldeide:
Moli CH 2 O = 23 g CH 2 O · 1 mol CH 2 O ÷ 30,03 g CH 2 O
= 0,766 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 (8 ° ed.). CENGAGE Apprendimento.
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (11 febbraio 2020). Cos'è una frazione molare? Estratto da: thoughtco.com
- Wikipedia. (2020). Frazione molare. Estratto da: en.wikipedia.org
- Fondazione CK-12. (16 ottobre 2019). Frazione molare. Chemistry LibreTexts. Recupero da: chem.libretexts.org
- Chris Deziel. (12 novembre 2018). Come calcolare una frazione molare. Estratto da: sciencing.com