Ved analyse af opløsninger måler kemikere koncentrationer af komponenter i mol. Molfraktionen af et opløst stof er forholdet mellem antallet af mol af det opløste stof og det samlede antal mol opløst stof og opløsningsmiddel i opløsning. Fordi det er et forhold mellem mol og mol, er molfraktionen et dimensionsløst tal, og selvfølgelig er det altid mindre end en.
Molefraktionsformlen er ligetil. I enhver opløsning er molfraktionen af opløst stof A:
\ text {molfraktion af A} = \ frac {\ text {mol af A}} {\ text {total mol}}
og molfraktionen af opløsningsmidlet:
\ text {molfraktion af opløsningsmiddel} = \ frac {\ text {mol opløsningsmiddel}} {\ text {total mol}}
I nogle situationer får du muligvis ikke antallet af mol direkte. Du kan beregne det, hvis du kender forbindelsernes kemiske formler og deres vægt eller volumen. For at gøre dette hjælper det at vide, hvad en muldvarp er.
TL; DR (for lang; Har ikke læst)
Molfraktionsformlen for en opløsning, der indeholder en eller flere opløste stoffer, er: molfraktion af hver opløst stof = antal mol af det opløste stof divideret med det samlede antal mol af alle opløste stoffer og opløsningsmiddel.
Definition af en muldvarp
Hvert element i det periodiske system har en karakteristisk masse, og i kraft af dette har hver forbindelse også en karakteristisk masse. På atomniveau måles masse i atommasseenheder, men kemikere har brug for en måde til at udtrykke masse i makroskopiske termer. Til dette formål definerer de en mol af ethvert grundstof eller forbindelser som Avogadros nummer (6.022 × 1023) af atomer eller molekyler. Massen af disse mange partikler målt i gram er det samme antal som molekylmassen målt i atommasseenheder.
Definitionen af et mol er således massen af en hvilken som helst forbindelse målt i gram, der er lig med masserne af komponentelementerne målt i atommasseenheder. For at beregne antallet af mol af en forbindelse, du har ved hånden, dividerer du massen med massen af en mol af forbindelsen, som du kan beregne ud fra det periodiske system.
Brug af molfraktionsligningen
Molefraktionsformlen er særlig let at forstå og bruge, hvis du tilfældigvis kender antallet af mol af alle opløste stoffer og opløsningsmidlet. Antag for eksempel, at du har 2 mol carbontetrachlorid (CCl4), 3 mol benzen (C6H6) og 4 mol acetone (C3H6O). Det samlede antal mol i opløsning er 9. Molfraktionsligningen fortæller dig, at molfraktionen af carbontetrachlorid er 2/9 = 0,22. Tilsvarende er molfraktionen af benzen 3/9 = 0,33, og molfraktionen af acetone er 4/9 = 0,44.
Ting bliver mere komplicerede, hvis du kun kender massen af en eller flere komponenter i en løsning, men kun lidt mere. Alt du skal gøre er at konvertere komponentens masse til antal mol, og det er et ligetil aritmetisk problem, så længe du kender den kemiske formel.
Molfraktionseksempel Problem
Antag at du opløser 77 gram carbontetrachlorid (CCl4i 78 gram acetone (C3H6O). Hvad er molfraktionerne af hver forbindelse i opløsningen?
Modstå trangen til at dele massen af carbontetrachlorid med acetone. Da de er næsten de samme, ville resultatet være 0,5 for hver forbindelse, og det ville give et forkert resultat for acetone. Først skal du konvertere masserne til antallet af mol af hver forbindelse, og for at gøre det skal du slå op på atommasserne for hvert af elementerne i det periodiske system.
Atommassen af kulstof er 12,0 amu (afrundet til en decimal), og den for klor er 35,5 amu, så en mol carbontetrachlorid vejer 154 gram. Du har 77 gram, hvilket er 77/154 = 0,5 mol.
At bemærke, at atommassen af brint er 1 amu, og at ilt er 16 amu, er molmassen af acetone 58 gram. Du har 78 gram, hvilket er 1,34 mol. Det betyder, at det samlede antal mol i opløsning er 1,84. Nu er du klar til at beregne molfraktioner ved hjælp af molfraktionsligningen.
\ text {molfraktion af tetrachloridkolesterol} = \ frac {0,5 \ tekst {mol)} {1,84 \ tekst {mol}} = 0,27 \\\ tekst {} \\\ tekst {molfraktion af acetone} = \ frac { 1,34 \ text {mol}} {1,84 \ text {mol)} = 0,73