Al analizar soluciones, los químicos miden las concentraciones de componentes en moles. La fracción molar de un soluto es la relación entre el número de moles de ese soluto y el número total de moles de soluto y disolvente en solución. Debido a que es una proporción de moles a moles, la fracción molar es un número adimensional y, por supuesto, siempre es menor que uno.
La fórmula de la fracción molar es sencilla. En cualquier solución, la fracción molar del soluto A es:
\ text {fracción molar de A} = \ frac {\ text {moles de A}} {\ text {moles totales}}
y la fracción molar del disolvente:
\ text {fracción molar de solvente} = \ frac {\ text {moles de solvente}} {\ text {moles totales}}
En algunas situaciones, es posible que no le den la cantidad de lunares directamente. Puede calcularlo si conoce las fórmulas químicas de los compuestos y sus pesos o volúmenes. Para hacer esto, es útil saber qué es un lunar.
TL; DR (demasiado largo; No leí)
La fórmula de la fracción molar para una solución que contiene uno o más solutos es: Fracción molar de cada uno soluto = Número de moles de ese soluto dividido por el número total de moles de todos los solutos y el solvente.
Definición de un topo
Cada elemento de la tabla periódica tiene una masa característica y, en virtud de esto, cada compuesto también tiene una masa característica. A nivel atómico, la masa se mide en unidades de masa atómica, pero los químicos necesitan una forma de expresar la masa en términos macroscópicos. Para ello, definen un mol de cualquier elemento o compuesto como número de Avogadro (6.022 × 1023) de átomos o moléculas. La masa de esta cantidad de partículas, medida en gramos, es el mismo número que la masa molecular, medida en unidades de masa atómica.
La definición de mol es, por tanto, la masa de cualquier compuesto, medida en gramos, que sea igual a las masas de los elementos componentes medidas en unidades de masa atómica. Para calcular el número de moles de un compuesto que tienes a mano, divides la masa por la masa de un mol del compuesto, que puedes calcular a partir de la tabla periódica.
Usando la ecuación de la fracción molar
La fórmula de la fracción molar es particularmente fácil de entender y usar si conoce el número de moles de todos los solutos y el solvente. Por ejemplo, suponga que tiene 2 moles de tetracloruro de carbono (CCl4), 3 moles de benceno (C6H6) y 4 moles de acetona (C3H6O). El número total de moles en solución es 9. La ecuación de la fracción molar te dice que la fracción molar de tetracloruro de carbono es 2/9 = 0,22. De manera similar, la fracción molar de benceno es 3/9 = 0,33 y la fracción molar de acetona es 4/9 = 0,44.
Las cosas se complican si solo conoce la masa de uno o más componentes de una solución, pero solo un poco más. Todo lo que tienes que hacer es convertir la masa del componente a la cantidad de moles, y ese es un problema aritmético sencillo, siempre que conozcas la fórmula química.
Problema de ejemplo de fracción molar
Suponga que disuelve 77 gramos de tetracloruro de carbono (CCl4) en 78 gramos de acetona (C3H6O). ¿Cuáles son las fracciones molares de cada compuesto en la solución?
Resista la tentación de dividir la masa de tetracloruro de carbono por la de acetona. Dado que son casi iguales, el resultado sería 0.5 para cada compuesto, y eso daría un resultado incorrecto para la acetona. Primero, tienes que convertir las masas al número de moles de cada compuesto, y para hacer eso, tienes que buscar las masas atómicas de cada uno de los elementos en la tabla periódica.
La masa atómica del carbono es 12,0 amu (redondeando a un decimal) y la del cloro es 35,5 amu, por lo que un mol de tetracloruro de carbono pesa 154 gramos. Tienes 77 gramos, que es 77/154 = 0,5 moles.
Teniendo en cuenta que la masa atómica del hidrógeno es de 1 amu y la del oxígeno es de 16 amu, la masa molar de la acetona es de 58 gramos. Tienes 78 gramos, que son 1,34 moles. Eso significa que el número total de moles en solución es 1,84. Ahora está listo para calcular fracciones molares usando la ecuación de la fracción molar.
\ text {fracción molar de tetracloruro de carbono} = \ frac {0.5 \ text {moles}} {1.84 \ text {moles}} = 0.27 \\\ text {} \\\ text {fracción molar de acetona} = \ frac { 1,34 \ text {moles}} {1,84 \ text {moles}} = 0,73