Obsah
Pri analýze roztokov chemici merajú koncentrácie zložiek v móloch. Molárna frakcia rozpustenej látky je pomer počtu mólov tejto rozpustenej látky k celkovému počtu mólov rozpustenej látky a rozpúšťadla v roztoku. Kvôli pomeru mólov k mólom je mólová frakcia bezrozmerným číslom a samozrejme vždy menšia ako jedna.
Vzorec molárnej frakcie je jednoduchý. V akomkoľvek roztoku je molárna frakcia rozpustenej látky A = (móly A) ÷ (celkové móly) a molárna frakcia rozpúšťadla = (móly rozpúšťadla) ÷ (celkové móly). V niektorých situáciách nemusíte dostať daný počet mólov priamo. Môžete to vypočítať, ak poznáte chemické vzorce zlúčenín a ich hmotnosti alebo objemy. Pomôže to vedieť, čo je krtko.
TL; DR (príliš dlho; neprečítané)
Vzorec molárnej frakcie pre roztok obsahujúci jednu alebo viac rozpustených látok je: Molárna frakcia každej rozpustenej látky = počet mólov tejto rozpustenej látky vydelený celkovým počtom mólov všetkých rozpustených látok a rozpúšťadla.
Definícia krtek
Každý prvok v periodickej tabuľke má charakteristickú hmotnosť a na základe toho má každá zlúčenina aj charakteristickú hmotnosť. Na atómovej úrovni sa hmotnosť meria v atómových jednotkách hmotnosti, ale chemici potrebujú spôsob, ako vyjadriť hmotu v makroskopickom vyjadrení. Za týmto účelom definujú mól ktoréhokoľvek prvku alebo zlúčeniny ako Avogadrosovo číslo (6,022 × 10)23) atómov alebo molekúl. Hmotnosť týchto mnohých častíc, meraná v gramoch, je rovnaké číslo ako molekulová hmotnosť, meraná v atómových hmotnostných jednotkách.
Definícia mólu je teda hmotnosť akejkoľvek zlúčeniny, meraná v gramoch, ktorá sa rovná hmotnostiam jednotlivých zložiek meraných v jednotkách atómovej hmotnosti. Na výpočet počtu mólov zlúčeniny, ktorú máte po ruke, delíte hmotnosť hmotnosťou jedného molu zlúčeniny, ktorú môžete vypočítať z periodickej tabuľky.
Použitie zlomkovej rovnice
Vzorec molárnej frakcie je obzvlášť ľahko zrozumiteľný a použiteľný, ak náhodou poznáte počet mólov všetkých rozpustených látok a rozpúšťadla.Predpokladajme napríklad, že máte 2 móly tetrachlórmetánu (CCl4), 3 móly benzénu (C6H6) a 4 móly acetónu (C3H6O). Celkový počet mólov v roztoku je 9. Rovnica molárnej frakcie vám hovorí, že molárna frakcia chloridu uhličitého je 2/9 = 0,22. Podobne je molárna frakcia benzénu 3/9 = 0,33 a molárna frakcia acetónu je 4/9 = 0,44.
Veci sa komplikujú, ak viete iba množstvo jednej alebo viacerých zložiek riešenia, ale len trochu viac. Všetko, čo musíte urobiť, je previesť hmotnosť zložky na počet mólov, a to je jednoduchý aritmetický problém, pokiaľ poznáte chemický vzorec.
Príklad zlomku krtka
Predpokladajme, že rozpustíte 77 gramov chloridu uhličitého (CCl4) v 78 gramoch acetónu (C3H6O). Aké sú molárne frakcie každej zlúčeniny v roztoku?
Odolajte nutkaniu rozdeliť hmotnosť tetrachlórmetánu na acetón. Pretože sú takmer rovnaké, výsledok by bol 0,5 pre každú zlúčeninu, a to by poskytlo nesprávny výsledok pre acetón. Najprv musíte previesť masy na počet molov každej zlúčeniny a na to musíte vyhľadať atómové hmotnosti každého z prvkov v periodickej tabuľke.
Atómová hmotnosť uhlíka je 12,0 amu (zaokrúhlená na jedno desatinné miesto) a atóm chlóru je 35,5 amu, takže jeden mól chloridu uhličitého váži 154 gramov. Máte 77 gramov, čo je 77/154 = 0,5 mol.
Berúc na vedomie, že atómová hmotnosť vodíka je 1 amu a kyslíka je 16 amu, molárna hmotnosť acetónu je 58 gramov. Máte 78 gramov, čo je 1,34 mol. To znamená, že celkový počet mólov v roztoku je 1,84. Teraz ste pripravení vypočítať molárne frakcie pomocou rovnice molárnych frakcií.
Molárna frakcia chloridu uhličitého = 0,5 mol / 1,84 mol = 0,27
Molárna frakcia acetónu = 1,34 mol / 1,84 mol = 0,73