MOLARE FRAKTION: WIE SIE BERECHNET WIRD, BEISPIELE, ÜBUNGEN - CHEMIE - 2025

Die Molfraktion ist ein Weg, um die Konzentration der in einer Verbindung vorhandenen Elemente oder die Konzentration einer Verbindung in einer Mischung auszudrücken.

Der Molenbruch der Elemente einer Verbindung ist definiert als ein Quotient zwischen der Molzahl jedes der verschiedenen in der Verbindung vorhandenen Elemente und der Gesamtzahl der Mol von ihnen.

Gleichung zur Bestimmung des Molenbruchs. Quelle: Gabriel Bolívar.

Zum Beispiel: Wenn eine Verbindung ein Element A und ein Element B hat, ist der Molenbruch von A die Molzahl von A geteilt durch die Molzahl von A plus die Molzahl von B. Ähnlich für den Molenbruch von B. Der gleiche Vorgang wird ausgeführt, wobei jedoch die Mol von B platziert werden.

Diese Operation ist im obigen Bild dargestellt. Die Summe der Molenbrüche ist gleich 1 (eins). Der Molenbruch ist eine dimensionslose (dimensionslose) Zahl. Viele Gesetze können in Bezug auf sie ausgedrückt werden, wie zum Beispiel das Daltonsche Gesetz.

Eigenschaften und Symbol

Der Wert des Molenbruchs ist temperaturunabhängig und kann in einem idealen Gasgemisch verwendet werden, um die Partialdrücke jedes der im Gasgemisch vorhandenen Gase zu berechnen; wie in Daltons Gesetz angegeben.

Der Molenbruch wird normalerweise durch ein Großbuchstaben X (X) auf der rechten Seite dargestellt oder symbolisiert. Als Index wird das Elementsymbol oder die Verbindungsformel platziert, wenn eine Mischung von Verbindungen vorliegt.

Wie es berechnet wird

Wenn die Anzahl der Mol für jedes der Elemente bekannt ist, aus denen eine bestimmte Verbindung besteht, kann das Hinzufügen der Mol der Elemente die Gesamtzahl der Mol ergeben, die in der Verbindung vorhanden sind.

Um dann den Molenbruch jedes Elements zu erhalten, wird die Anzahl seiner Mol durch die Anzahl der in der Verbindung vorhandenen Gesamtmole geteilt. Die Summe der Werte des Molenbruchs der verschiedenen Elemente ist gleich Eins (1).

Beispiele

Das Folgende sind Beispiele für Verwendungen der Molenfraktion.

Beispiel 1

Die Molalität einer Lösung, ausgedrückt als Mol gelöster Stoff pro Kilogramm Wasser, kann in den Molenbruch des gelösten Stoffes umgewandelt werden. Dazu werden 1.000 g Wasser in Mol Wasser umgewandelt, wobei einfach die Wassermasse von 1.000 g durch das Molekulargewicht von Wasser (18 g / mol) dividiert wird.

Wenn man dann die Molzahl des gelösten Stoffes durch die Molzahl des Wassers plus die des gelösten Stoffes dividiert, erhält man den Molenbruch des gelösten Stoffes.

Beispielsweise hat Substanz A eine Molalität von 0,03 m. Dies bedeutet, dass Sie 0,3 Mol A in einem Kilogramm Wasser gelöst haben. Ein Kilogramm Wasser entspricht 55,55 Mol Wasser (1.000 g ÷ 18 g / mol). Somit wird der Molenbruch von A:

X (A) oder X _A = 0,03 ÷ (55,55 + 0,03)

= 0,0005398 oder 5,398 10 ^-4

Beispiel 2

Berechnung der Partialdrücke von Gasen in Abhängigkeit von ihren Molenbrüchen. Das Gesetz des Partialdrucks wurde von Dalton formuliert und zeigt an, dass in einem Gasgemisch jedes Gas seinen Druck ausübt, als ob es das gesamte Volumen des Gasgemisches einnimmt.

Der Gesamtdruck des Gasgemisches ist die Summe der Drücke, die von jedem der Gase, die Teil des Gasgemisches sind, getrennt ausgeübt werden.

Die Atmosphäre besteht hauptsächlich aus einem Gemisch von vier Gasen: Stickstoff, Sauerstoff, Kohlendioxid und Wasserdampf, die jeweils separat die folgenden Partialdrücke ausüben:

Stickstoff: 596 mmHg

Sauerstoff: 158 mmHg

Kohlendioxid: 0,3 mmHg

Wasserdampf: 5,7 mmHg.

Das ergibt einen atmosphärischen Druckwert von 760 mmHg. Unter Verwendung dieser Gasdrücke können die folgenden Werte ihrer Molenbrüche berechnet werden:

Stickstoff

X _N2 = 596 mmHg / 760 mmHg

= 0,7842

Sauerstoff

X _{O 2} = 158 mmHg / 760 mmHg

= 0,2079

Kohlendioxid

X _CO2 = 0,3 mmHg / 760 mmHg

= 0,00039

Wasserdampf

X _{H 2 O} = 5,7 mmHg / 760 mmHg

= 0,075

Umgekehrt kann der Partialdruck jedes der in einem Gemisch vorhandenen Gase berechnet werden, indem der Wert seines Molenbruchs mit dem von dem gasförmigen Gemisch ausgeübten Gesamtdruck multipliziert wird.

Übungen

Übung 1

Was ist der Molenbruch einer Lösung aus Methanol (CH ₃ OH) und Wasser (H ₂ O), die 145 g CH ₃ OH und 120 g H ₂ O enthält? Molekulargewichte: CH ₃ OH = 32 g / mol und Wasser = 18 g / mol.

Wir berechnen zuerst die Mol Methanol und Wasser:

Mol 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.

Dann berechnen wir die Gesamtmole:

Gesamtmol CH ₃ OH und H ₂ O = 4,53 + 6,67

= 11,2 Mol

Und so bestimmen wir die Molenbrüche von Methanol und Wasser:

X (CH ₃ OH) = 4,53 Mol / 11,2 Mol

= 0,404

X (H ₂ O) = 6,67 Mol / 11,2 Mol

= 0,596

Übung 2

Eine Mischung aus 1,56 Mol Stickstoff (N ₂ ) und 1,2 Mol Sauerstoff (O ₂ ) übt einen Druck von 0,8 Atmosphären (atm) aus. Berechnen Sie den Partialdruck, den jedes der Gase ausübt.

Der erste Schritt zur Lösung des Problems ist die Berechnung der Molenbrüche der Gase. In einer zweiten Stufe werden die von den Gasen ausgeübten Partialdrücke erhalten, wobei ihr Molenbruch mit dem vom Gasgemisch ausgeübten Gesamtdruck multipliziert wird.

Molenbruch von Stickstoff:

X _N2 = 1,56 Mol / (1,56 Mol + 1,2 Mol)

= 0,565

Molenbruch von Sauerstoff:

X _{O 2} = 1,2 Mol / (1,56 Mol + 1,2 Mol)

= 0,435

Und schließlich berechnen wir die Partialdrücke jedes Gases:

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

Übung 3

Was ist der Molenbruch von Formaldehyd (CH ₂ O), wenn 23 g der Verbindung in 4 Mol Tetrachlorkohlenstoff (CCl ₄ ) gelöst sind ? CH ₂ O- Molekulargewicht = 30,03 g / mol.

Wir berechnen zuerst die Mol Formaldehyd:

Mol CH ₂ O = 23 g CH ₂ O · 1 Mol CH ₂ O ≤ 30,03 g CH ₂ O.

= 0,766 Mol

Und für die Sekunde berechnen wir den Molenbruch:

X _{CH 2 OH} = 0,766 mol CH ₂ OH / (0,766 mol CH ₂ OH + 4 Mol CCl ₄ )

= 0,161

Verweise

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Chemie (8. Aufl.). CENGAGE Lernen.
2. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (11. Februar 2020). Was ist ein Molenbruch? Wiederhergestellt von :oughtco.com
3. Wikipedia. (2020). Molenbruch. Wiederhergestellt von: en.wikipedia.org
4. CK-12-Stiftung. (16. Oktober 2019). Molenbruch. Chemie LibreTexts. Wiederhergestellt von: chem.libretexts.org
5. Chris Deziel. (12. November 2018). So berechnen Sie einen Molenbruch. Wiederhergestellt von: sciencing.com