- Vlastnosti a symbol
- Jak se počítá
- Příklady
- Příklad 1
- Příklad 2
- Cvičení
- Cvičení 1
- Cvičení 2
- Cvičení 3
- Reference
Molární zlomek je způsob, jak vyjádřit koncentrace přítomného prvků ve sloučenině, nebo koncentrace sloučeniny ve směsi.
Molární zlomek prvků sloučeniny je definován jako podíl mezi počtem molů každého z různých prvků přítomných ve sloučenině a celkovým počtem molů těchto sloučenin.
Rovnice pro stanovení molární frakce. Zdroj: Gabriel Bolívar.
Například: pokud má sloučenina prvek A a prvek B, molární zlomek A je počet molů A dělený počtem molů A plus počet molů B. Podobně pro molární podíl B Stejná operace se provádí, ale umístění molů B.
Tato operace je znázorněna na obrázku výše. Součet molárních zlomků se rovná 1 (jedna). Molární zlomek je bezrozměrné (bezrozměrné) číslo. Mnoho zákonů může být vyjádřeno v nich, jako je Daltonův zákon.
Vlastnosti a symbol
Hodnota molární frakce je nezávislá na teplotě a v ideální plynné směsi může být použita pro výpočet parciálních tlaků každého z plynů přítomných v plynné směsi; jak je uvedeno v Daltonově zákonu.
Molární zlomek je obvykle reprezentován nebo symbolizován velkým písmenem X (X) na pravé straně, jako dolní index, je vložen symbol prvku nebo vzorec sloučeniny, pokud existuje směs sloučenin.
Jak se počítá
Pokud je počet molů známý pro každý z prvků, které tvoří danou sloučeninu, může přidání molů prvků poskytnout celkový počet molů, které ve sloučenině existují.
Potom, pro získání molární frakce každého prvku, je počet jeho molů dělen počtem celkových molů přítomných ve sloučenině. Součet hodnot molárního zlomku různých prvků se rovná jednotě (1).
Příklady
Níže jsou uvedeny příklady použití molární frakce.
Příklad 1
Molalitu roztoku, vyjádřenou jako moly solutu na kilogram vody, lze převést na molární zlomek solutu. Za tímto účelem se 1 000 g vody převede na mol vody, přičemž se hmotnost vody 1 000 g dělí molekulovou hmotností vody (18 g / mol).
Poté, když se počet molů solutu vydělí počtem molů vody plus molem solutu, získá se molární zlomek solutu.
Například látka A má molalitu 0,03 m. To znamená, že máte 0,3 mol A rozpuštěného v jednom kilogramu vody. Jeden kilogram vody odpovídá 55,55 molům vody (1 000 g ÷ 18 g / mol). Molární zlomek A se tak stává:
X (A) nebo X A = 0,03 ÷ (55,55 + 0,03)
= 0,0005398 nebo 5,398 10-4
Příklad 2
Výpočet parciálních tlaků plynů jako funkce jejich molárních frakcí. Zákon o částečných tlacích byl vyhlášen Daltonem a naznačuje, že ve směsi plynů každý plyn vyvíjí svůj tlak, jako by zabíral celý objem směsi plynů.
Celkový tlak plynné směsi je součet tlaků vyvíjených samostatně každým z plynů, které jsou součástí plynné směsi.
Atmosféra je tvořena především směsí čtyř plynů: dusík, kyslík, oxid uhličitý a vodní pára, z nichž každý vyvíjí tyto dílčí tlaky samostatně:
Dusík: 596 mmHg
Kyslík: 158 mmHg
Oxid uhličitý: 0,3 mmHg
Vodní pára: 5,7 mmHg.
Tím se získá hodnota atmosférického tlaku 760 mmHg. Použitím těchto tlaků plynů lze vypočítat následující hodnoty jejich molárních frakcí:
Dusík
X N2 = 596 mmHg / 760 mmHg
= 0,7842
Kyslík
X O2 = 158 mmHg / 760 mmHg
= 0,2079
Oxid uhličitý
X CO2 = 0,3 mmHg / 760 mmHg
= 0,00039
Vodní pára
X H20 = 5,7 mmHg / 760 mmHg
= 0,075
Recipročně lze parciální tlak každého z plynů přítomných ve směsi vypočítat vynásobením hodnoty jeho molární frakce celkovým tlakem vyvíjeným plynnou směsí.
Cvičení
Cvičení 1
Co je molární zlomek roztoku methanolu (CH 3 OH) a vodu (H 2 O), který obsahuje 145 g CH 3 OH a 120 g H 2 O? Molekulové hmotnosti: CH 3 OH = 32 g / mol a vody = 18 g / mol.
Nejprve spočítáme moly methanolu a vody:
Moly CH 3 OH = 145 g · 1 mol CH 3 OH ÷ 32 g CH 3 OH
= 4,53 mol CH 3 OH
Mol H 2 O = 120 g · 1 mol H 2 O ÷ 18 g H 2 O
= 6,67 mol H 2 O
Pak vypočítáme celkový počet molů:
Celkový počet molů CH 3, OH a H 2 O = 4,53 + 6,67
= 11,2 mol
A tak určujeme molární frakce methanolu a vody:
X (CH 3 OH) = 4,53 mol / 11,2 molů
= 0,404
X (H 2 O) = 6,67 mol / 11,2 molů
= 0,596
Cvičení 2
Směs 1,56 molů dusíku (N 2) a 1,2 mol kyslíku (O 2) vyvíjí tlak 0,8 MPa (ATM). Vypočítejte parciální tlak vyvíjený jednotlivými plyny.
Prvním krokem při řešení problému je výpočet molárních frakcí plynů. Ve druhém stupni se získají parciální tlaky vyvíjené plyny vynásobením jejich molární frakce celkovým tlakem vyvíjeným směsí plynů.
Molární zlomek dusíku:
X N2 = 1,56 mol / (1,56 mol + 1,2 mol)
= 0,565
Molární zlomek kyslíku:
X O2 = 1,2 mol / (1,56 mol + 1,2 mol)
= 0,435
Nakonec vypočítáme parciální tlaky každého plynu:
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
Cvičení 3
Co je molární zlomek formaldehydu (CH 2 O), pokud se 23 g sloučeniny se rozpustí ve 4 moly tetrachlormethan (CCl 4)? CH 2 O molekulová hmotnost = 30,03 g / mol.
Nejprve vypočítáme moly formaldehydu:
Moly CH 2 O = 23 g CH 2 O · 1 mol CH 2 O ÷ 30,03 g CH 2 O
= 0,766 mol
A za druhé počítáme molární zlomek:
X CH 2OH = 0,766 mol CH 2 OH / (0,766 mol CH 2 OH + 4 moly CCl 4)
= 0,161
Reference
- Whitten, Davis, Peck a Stanley. (2008). Chemie (8. ed.). CENGAGE Učení.
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (11. února 2020). Co je to krtek? Obnoveno z: thinkco.com
- Wikipedia. (2020). Molární zlomek. Obnoveno z: en.wikipedia.org
- Nadace CK-12. (16. října 2019). Molární zlomek. Chemistry LibreTexts. Obnoveno z: chem.libretexts.org
- Chris Deziel. (12. listopadu 2018). Jak vypočítat zlomek krve. Obnoveno z: sciencing.com