Fraction molaire comment il est calculé, exemples, exercices

La Fraction molaire C'est une façon d'exprimer la concentration des éléments présents dans un composé, ou la concentration d'un composé dans un mélange.

La fraction molaire des éléments d'un composé est définie comme un rapport entre le nombre de moles de chacun des différents éléments présents dans le composé et le nombre total de moles d'entre eux.

Équation pour déterminer la fraction molaire. Source: Gabriel Bolívar.

Par exemple: si un composé a un élément A et un élément B, la fraction molaire de A est le nombre de moles de A divisé par le nombre de moles de A plus le nombre de moles de b. De même, pour la fraction molaire de B, la même opération est effectuée mais plaçant les moles de B dans le numérateur.

Cette opération est représentée dans l'image supérieure. La somme des fractions molaires est égale à 1 (une). La fraction molaire est un nombre sans dimensions (sans dimension). De nombreuses lois peuvent être exprimées selon eux, comme la loi de Dalton.

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Caractéristiques et symbole

La valeur de la fraction molaire est indépendante de la température et dans un mélange de gaz idéaux peut être utilisé pour calculer les pressions partielles de chacun des gaz présents dans le mélange de gaz; Comme le souligne la loi de Dalton.

La fraction molaire est généralement représentée ou symbolisée par une lettre majuscule (x) dans laquelle la bonne partie, comme un indice, le symbole de l'élément ou de la formule de composé est placé si vous avez un mélange de composés.

Comment il est calculé

Si le nombre de moles est connu pour chacun des éléments qui forment un composé spécifique, ajoutant les moles des éléments, le nombre de moles totales qui existent dans le composé peuvent être obtenus.

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Ensuite, pour obtenir la fraction molaire de chaque élément, le nombre de ses moles est divisé par le nombre de moles totales présentes dans le composé. La somme des valeurs de fraction molaire des différents éléments est égale à l'unité (1).

Exemples

Voici des exemples d'utilisations de fraction molaire.

Exemple 1

La moléalité d'une solution, exprimée en moles de soluté par kilogramme d'eau, peut être transformée en fraction molaire du soluté. Pour ce faire, le 1er convertit.000 g d'eau dans des moles d'eau, divisant simplement la masse d'eau de 1.000 g entre le poids moléculaire de l'eau (18 g / mol).

Ensuite, en divisant le nombre de moles du soluté entre le nombre de moles d'eau plus ceux du soluté, la fraction molaire du soluté sera obtenue.

Par exemple, la substance A a une moralité de 0,03 m. Cela signifie qu'il a 0,3 moles de dissous dans un kilogramme d'eau. Un kilogramme d'eau correspond à 55,55 moles d'eau (1.000 g ÷ 18g / mol). Ainsi, la fraction molaire de A est:

X (a) ou x_POUR = 0,03 ÷ (55,55 + 0,03)

= 0,0005398 ou 5 398 · 10^-4

Exemple 2

Calcul des pressions partielles des gaz en fonction de leurs fractions molaires. La loi des pressions partielles a été indiquée par Dalton et indique que dans un mélange de gaz, chaque gaz exerce sa pression comme s'il occupait l'ensemble du volume du mélange de gaz.

La pression totale du mélange de gaz est la somme des pressions exercées, séparément, pour chacun des gaz qui font partie du mélange de gaz.

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L'atmosphère est principalement constituée d'un mélange de quatre gaz: azote, oxygène, anhydride carbonique et vapeur d'eau, exerçant chacun séparément, les pressions partielles suivantes:

Azote: 596 mmHg

Oxygène: 158 mmHg

Anhydride carbonique: 0,3 mmHg

Vapeur d'eau: 5,7 mmHg.

Qui produit une valeur de pression atmosphérique de 760 mmHg. En utilisant ces pressions de gaz, vous pouvez calculer les valeurs suivantes de leurs fractions molaires:

Azote

X_N2 = 596 mmHg / 760 mmHg

= 0,7842

Oxygène

X_O2 = 158 mmHg / 760 mmHg

  = 0,2079

Anhydride carbonique

X_CO2 = 0,3 mmHg / 760 mmHg

= 0,00039

Vapeur d'eau

X_H2O = 5,7 mmHg / 760 mmHg

= 0,075

Sous une forme réciproque, la pression partielle de chacun des gaz présents dans un mélange peut être calculée, multipliant la valeur de sa fraction molaire par la pression totale exercée par le mélange de gaz.

Exercices

Exercice 1

Quelle est la fraction molaire d'une solution de méthanol (ch₃Oh) et l'eau (h₂O) qui contient 145 g de cho₃Oh et 120 g de h₂SOIT? Pesos moléculaires: ch₃OH = 32 g / mol et eau = 18 g / mol.

Nous calculons d'abord les moles de méthanol et d'eau:

Moles de ch₃OH = 145 g · 1 mol cho₃Oh ÷ 32 g de cho₃Oh

= 4,53 mol Cho₃Oh

Moles de h₂O = 120 g · 1 mol de H₂Ou ÷ 18 g de h₂SOIT

= 6,67 mol H₂SOIT

Ensuite, nous calculons le total des taupes:

Total de moles de ch₃Oh et h₂O = 4,53 + 6,67

= 11,2 moles

Et donc nous déterminons les moles de méthanol et d'eau:

X (ch₃OH) = 4,53 moles / 11,2 moles

= 0,404

X (h₂O) = 6,67 moles / 11,2 moles

= 0,596

Exercice 2

Un mélange de 1,56 moles d'azote (n₂) et 1,2 moles d'oxygène (ou₂) exerce une pression de 0,8 atmosphère (ATM). Calculez la pression partielle exercée par chacun des gaz.

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La première étape pour résoudre le problème est le calcul des fractions molaires des gaz. Dans une deuxième étape, les pressions partielles exercées par les gaz sont obtenues, multipliant leur fraction molaire par la pression totale exercée par le mélange de gaz.

Fraction molaire de l'azote:

X_N2 = 1,56 moles / (1,56 moles +1,2 moles)

= 0,565

Fraction molaire de l'oxygène:

X_O2 = 1,2 moles / (1,56 moles + 1,2 moles)

= 0,435

Et enfin, nous calculons les pressions partielles de chaque gaz:

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

Exercice 3

Quelle est la fraction molaire du formaldéhyde (ch₂O) Si 23 g du composé sont dissous dans 4 moles de tétrachlorure de carbone (CCL₄)? Poids moléculaire de ch₂O = 30,03 g / mol.

Nous calculons d'abord les taupes de formaldéhyde:

Moles ch₂O = 23 g Cho₂Ou · 1 mol cho₂O ÷ 30,03 g cho₂SOIT

= O, 766 moles

Et pour la seconde, nous calculons la fraction molaire:

X_CH2OH = 0,766 moles Cho₂OH / (0,766 moles Cho₂Oh + 4 moles ccl₄)

= 0,161

Les références

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Chimie. (8e Ed.). Cengage Learning.
2. Helmestine, Anne Marie, Ph.D. (11 février 2020). Qu'est-ce qu'une fraction molaire? Récupéré de: Thoughtco.com
3. Wikipédia. (2020). Fraction molaire. Récupéré de: dans.Wikipédia.org
4. Fondation CK-12. (16 octobre 2019). Fraction molaire. CHIMISTER BOOLISTexts. Récupéré de: Chem.Bibliothèque.org
5. Chris Deziel. (12 novembre 2018). Comment calculer la fraction molaire. Récupéré de: science.com