Při analýze roztoků chemici měří koncentrace složek v molech. Molární zlomek rozpuštěné látky je poměr počtu molů této rozpuštěné látky k celkovému počtu molů rozpuštěné látky a rozpouštědla v roztoku. Protože jde o poměr molů k molům, je molární zlomek bezrozměrné číslo a samozřejmě je vždy menší než jeden.
Vzorec molární frakce je přímočarý. V jakémkoli roztoku je molární podíl rozpuštěné látky A:
\ text {mol zlomek A} = \ frac {\ text {mol A}} {\ text {celkem mol}}
a molární podíl rozpouštědla:
\ text {mol zlomek rozpouštědla} = \ frac {\ text {moly rozpouštědla}} {\ text {celkem moly}}
V některých situacích vám nemusí být počet krtků dán přímo. Můžete to vypočítat, pokud znáte chemické vzorce sloučenin a jejich hmotnosti nebo objemy. K tomu pomáhá vědět, co je krtek.
TL; DR (příliš dlouhý; Nečetl)
Vzorec molární frakce pro roztok obsahující jednu nebo více rozpuštěných látek je: Molární frakce každé z nich solute = Počet molů této rozpuštěné látky vydělený celkovým počtem molů všech rozpuštěných látek a solventní.
Definice Krtek
Každý prvek v periodické tabulce má charakteristickou hmotnost a na základě toho má každá sloučenina také charakteristickou hmotnost. Na atomové úrovni se hmotnost měří v jednotkách atomové hmotnosti, ale chemici potřebují způsob, jak vyjádřit hmotnost v makroskopických termínech. Za tímto účelem definují mol libovolného prvku nebo sloučeniny jako Avogadrovo číslo (6,022 × 1023) atomů nebo molekul. Hmotnost tohoto mnoha částic, měřená v gramech, je stejný počet jako molekulová hmotnost, měřená v jednotkách atomové hmotnosti.
Definice molu je tedy hmotnost libovolné sloučeniny, měřená v gramech, která se rovná hmotnosti komponentních prvků měřených v jednotkách atomové hmotnosti. Chcete-li vypočítat počet molů sloučeniny, které máte po ruce, vydělte hmotnost hmotností jednoho molu sloučeniny, kterou můžete vypočítat z periodické tabulky.
Použití rovnice molárních zlomků
Vzorec molární frakce je obzvláště snadno pochopitelný a použitelný, pokud znáte počet molů všech rozpuštěných látek a rozpouštědla. Předpokládejme například, že máte 2 moly tetrachlormethanu (CCI4), 3 moly benzenu (C6H6) a 4 moly acetonu (C.3H6Ó). Celkový počet molů v roztoku je 9. Rovnice molárního zlomku vám říká, že molární podíl tetrachlormethanu je 2/9 = 0,22. Podobně je molární podíl benzenu 3/9 = 0,33 a molární podíl acetonu je 4/9 = 0,44.
Věci se komplikují, pokud znáte pouze hmotnost jedné nebo více složek řešení, ale jen o něco více. Jediné, co musíte udělat, je převést hmotnost složky na počet molů, a to je přímý aritmetický problém, pokud znáte chemický vzorec.
Příklad problému s krtek
Předpokládejme, že rozpustíte 77 gramů tetrachlormethanu (CCl4) v 78 gramech acetonu (C.3H6Ó). Jaké jsou molové frakce každé sloučeniny v roztoku?
Odolávejte nutkání dělit hmotnost tetrachlormetanu na hmotnost acetonu. Protože jsou téměř stejné, byl by výsledek 0,5 pro každou sloučeninu, což by poskytlo nesprávný výsledek pro aceton. Nejprve musíte převést hmotnosti na počet molů každé sloučeniny a k tomu musíte vyhledat atomové hmotnosti každého z prvků v periodické tabulce.
Atomová hmotnost uhlíku je 12,0 amu (zaokrouhleno na jedno desetinné místo) a chloru je 35,5 amu, takže jeden mol tetrachlormetanu váží 154 gramů. Máte 77 gramů, což je 77/154 = 0,5 molu.
Vezmeme-li v úvahu, že atomová hmotnost vodíku je 1 amu a hmotnost kyslíku je 16 amu, molární hmotnost acetonu je 58 gramů. Máte 78 gramů, což je 1,34 mol. To znamená, že celkový počet molů v roztoku je 1,84. Nyní jste připraveni vypočítat molární zlomky pomocí rovnice molárního zlomku.
\ text {molární podíl chloridu uhličitého} = \ frac {0,5 \ text {moles}} {1,84 \ text {moles}} = 0,27 \\\ text {} \\\ text {molární podíl acetonu} = \ frac { 1,34 \ text {moles}} {1,84 \ text {moles}} = 0,73