Μοριακός τύπος κλάσματος και υπολογισμός

Στη χημεία, το μοριακό κλάσμα είναι μια μονάδα συγκέντρωσης που είναι ο αριθμός των γραμμομορίων ενός συστατικού διαιρεμένος με τον συνολικό αριθμό γραμμομορίων ενός διαλύματος ή ενός μείγματος. Το μοριακό κλάσμα είναι ένας αδιάστατος αριθμός. Το άθροισμα όλων των μοριακών κλασμάτων ισούται με 1. Το σύμβολο για το μοριακό κλάσμα είναι το κεφαλαίο γράμμα X ή το πεζό ελληνικό γράμμα chi (χ ). Οι όροι "κλάσμα ποσότητας" ή "κλάσμα ποσότητας ουσίας" σημαίνουν το ίδιο με το μοριακό κλάσμα.

Τύπος Mole Fraction Formula

Ο τύπος για το μοριακό κλάσμα είναι τα mole ενός συστατικού διαιρεμένα με τον συνολικό αριθμό γραμμομορίων:

Χ _Α =κρεατοελιές Α / ολικές τυφλοπόντικες

Πώς να υπολογίσετε το μοριακό κλάσμα

Για παράδειγμα, σε ένα μείγμα που αποτελείται από 0,25 mol του συστατικού Α και 0,40 mol του συστατικού Β, μπορείτε να βρείτε τα μοριακά κλάσματα του Α και του Β.

Χ _Α =κρεατοελιές A / συνολικές κρεατοελιές =0,25 / (0,25 + 0,40) =0,38 (στρογγυλεμένες)

Χ _B =κρεατοελιές Β / ολικές μορίες =0,40 / (0,25 + 0,40) =0,62 (στρογγυλεμένες)

Θυμηθείτε, το άθροισμα των μοριακών κλασμάτων ισούται με 1.

Χ _Α + X _B =1

0,38 + 0,62 =1

Εάν το μείγμα αποτελείται από περισσότερα από δύο συστατικά, ισχύουν οι ίδιοι κανόνες.

Μοριακό ποσοστό

Ένας σχετικός όρος είναι το ποσοστό mole. Μολικό ποσοστό ή ποσοστό mole είναι το μοριακό κλάσμα πολλαπλασιασμένο επί 100%.

mol% =X _Α x 100%

Το άθροισμα όλων των ποσοστών mole ενός μείγματος ισούται με 100%

Ιδιότητες και πλεονεκτήματα του κλάσματος γραμμομορίων

Το μοριακό κλάσμα προσφέρει πλεονεκτήματα σε σχέση με ορισμένες από τις άλλες μονάδες συγκέντρωσης.

• Σε αντίθεση με τη μοριακότητα, το μοριακό κλάσμα δεν εξαρτάται από τη θερμοκρασία.
• Η προετοιμασία ενός διαλύματος με χρήση μοριακού κλάσματος είναι εύκολη γιατί απλά ζυγίζετε τις μάζες των συστατικών και στη συνέχεια τις συνδυάζετε.
• Δεν υπάρχει σύγχυση σχετικά με το ποιο συστατικό είναι ο διαλύτης και ποιο η διαλυμένη ουσία. Η μονάδα είναι συμμετρική από αυτή την άποψη, επειδή οι ρόλοι της διαλυμένης ουσίας και του διαλύτη είναι αναστρέψιμοι, ανάλογα με το μοριακό κλάσμα.
• Σε ένα μείγμα ιδανικών αερίων ή των περισσότερων πραγματικών αερίων, το μοριακό κλάσμα είναι το ίδιο με τον λόγο της μερικής πίεσης ενός αερίου προς τη συνολική πίεση του μείγματος. Με άλλα λόγια, το μοριακό κλάσμα ακολουθεί το νόμο του Dalton για τη μερική πίεση.

Παράδειγμα υπολογισμών

Απλό παράδειγμα

Για παράδειγμα, βρείτε το γραμμομοριακό κλάσμα τετραχλωριούχου άνθρακα σε ένα μείγμα που αποτελείται από 1 mole βενζολίου, 2 mole τετραχλωράνθρακα και 7 mole ακετόνης.

Χ _Α =κρεατοελιές A / συνολικά κρεατοελιές

X_CCl4 =2 / (1 + 2 + 7) =2/10 =0,2

Μοριακό κλάσμα από γραμμάρια

Βρείτε το μοριακό κλάσμα της φορμαλδεΰδης (CH₂ O) όταν διαλύετε 25,7 γραμμάρια CH₂ O σε 3,25 moles τετραχλωράνθρακα (CCl₄ ).

Εδώ, το ποσό των CCl₄ είναι ήδη σε κρεατοελιές, αλλά δεν μπορείτε να βρείτε μοριακό κλάσμα μέχρι να μετατρέψετε γραμμάρια CH₂ O σε κρεατοελιές, επίσης. Αναζητήστε τις ατομικές μάζες άνθρακα, υδρογόνου και οξυγόνου στον περιοδικό πίνακα και χρησιμοποιήστε τον χημικό τύπο φορμαλδεΰδης για να υπολογίσετε τον αριθμό των γραμμομορίων.

1 mole CH₂ O =12,01 g + 2×1,01 g + 16,00 g =30,03 g

Χρησιμοποιήστε αυτή τη σχέση και βρείτε τον αριθμό των moles του CH₂ O.

κρεατοελιές CH₂ O =25,7 g x (1 mol/30,03 g) =0,856 mol

Τώρα, λύστε το μοριακό κλάσμα.

Χ _Α =κρεατοελιές A / συνολικά κρεατοελιές

Χ _Α =0,856 moles CH₂ Ο / (0,856 moles CH₂ O + 3,25 moles CCl₄ ) =0,208

Πώς να βρείτε το κλάσμα γραμμομορίων από τη μοριακότητα

Μοριακότητα (m) είναι τα mol της διαλυμένης ουσίας ανά κιλό διαλύτη. Χρησιμοποιώντας αυτές τις μονάδες, μπορείτε να υπολογίσετε το μοριακό κλάσμα εάν γνωρίζετε μοριακότητα. Για παράδειγμα, βρείτε το μοριακό κλάσμα επιτραπέζιας ζάχαρης ή σακχαρόζης (C₆ H₁₂ O₆ ) σε διάλυμα σακχαρόζης 1,62 m σε νερό.

Δεδομένου του ορισμού της molality, γνωρίζετε τα εξής:

1,2 m σακχαρόζη =1,62 moles σακχαρόζης / 1 kg νερό

Στη συνέχεια, βρείτε πόσα κρεατοελιές υπάρχουν στο νερό. Χρησιμοποιήστε τις ατομικές μάζες από τον περιοδικό πίνακα και βρείτε ότι η μοριακή μάζα του νερού είναι 18,0 (2×1,01 + 16,00).

1 kg =1000 g =1 mol / 18,0 g =55,5 moles H₂ O

Γνωρίζοντας τα mole της σακχαρόζης και τα mole του νερού, βρείτε το μοριακό κλάσμα της σακχαρόζης.

Χ _Α =κρεατοελιές A / συνολικά κρεατοελιές

Χ _{σακχαρόζη} =moles σακχαρόζη / ολικές μορίες =1,62 / (1,62 + 55,5) =0,0284

Με μικρούς αριθμούς όπως αυτός, είναι συχνά καλύτερο να εκφράζεται το μοριακό κλάσμα ως μοριακό ποσοστό. Το διάλυμα είναι 2,84% ζάχαρη σε νερό.

Αναφορές

• IUPAC (1997). «Κλάσμα ποσού». Σύνοψη Χημικής Ορολογίας (το «Χρυσό Βιβλίο») (2η έκδ.). Επιστημονικές Εκδόσεις Blackwell. ISBN 0-9678550-9-8. doi:10.1351/goldbook.A00296
• Rickard, James N.; Spencer, George M.; Bodner, Lyman H. (2010). Χημεία:Δομή και Δυναμική (5η έκδ.). Hoboken, N.J.:Wiley. ISBN 978-0-470-58711-9.
• Thompson, A.; Taylor, B. N. (2009). "Ειδική δημοσίευσηtion 811." Ο Οδηγός NIST για τη χρήση του Διεθνούς Συστήματος Μονάδων. Εθνικό Ινστιτούτο Προτύπων και Τεχνολογίας.
• Zumdahl, Steven S. (2008). Χημεία (8η έκδ.). Cengage Learning. ISBN 978-0-547-12532-9.