Liuoksia analysoitaessa kemistit mittaavat komponenttien pitoisuudet moolissa. Liukenevan aineen moolifraktio on kyseisen liuenneen aineen moolien määrän suhde liuenneen aineen ja liuottimen moolien kokonaismäärään. Koska se on moolien ja moolien suhde, mooliosuus on dimensioton luku, ja tietysti se on aina vähemmän kuin yksi.
Moolijakeen kaava on yksinkertainen. Missä tahansa liuoksessa liuenneen aineen mooliosuus on:
\ text {mooliosa A} = \ frac {\ text {moolia A}} {\ text {yhteensä moolia}}
ja liuottimen moolifraktio:
\ text {moolifraktio liuotinta} = \ frac {\ text {moolia liuotinta}} {\ text {moolia yhteensä}}
Joissakin tilanteissa sinulle ei ehkä anneta suoraan moolien määrää. Voit laskea sen, jos tiedät yhdisteiden kemialliset kaavat ja niiden painot tai tilavuudet. Tämän tekeminen auttaa tietämään, mikä mooli on.
TL; DR (liian pitkä; Ei lukenut)
Yhden tai useamman liuenneen aineen sisältävän liuoksen moolifraktiokaava on jokaisen moolijae liuenneen aineen = kyseisen liuenneen aineen moolien lukumäärä jaettuna kaikkien liuenneiden aineiden ja moolien kokonaismoolilla liuotin.
Määritelmä myyrä
Jokaisella jaksollisen järjestelmän elementillä on ominainen massa, ja tämän vuoksi jokaisella yhdisteellä on myös ominainen massa. Atomitasolla massa mitataan atomimassayksikköinä, mutta kemistit tarvitsevat tapaa ilmaista massa makroskooppisin termein. Tätä varten he määrittelevät minkä tahansa alkuaineen tai yhdisteiden moolin Avogadron lukumääräksi (6,022 × 1023) atomien tai molekyylien. Tämän monien hiukkasten massa grammoina mitattuna on sama numero kuin molekyylimassa, mitattuna atomimassayksikköinä.
Moolin määritelmä on siten minkä tahansa yhdisteen massa grammoina mitattuna, joka on yhtä suuri kuin komponenttimassat mitattuna atomimassayksikköinä. Voit laskea käytettävissä olevan yhdisteen moolien määrän jakamalla massa yhdisteen yhden moolin massalla, jonka voit laskea jaksollisesta taulukosta.
Moolijakeen yhtälön käyttö
Moolijakeen kaava on erityisen helppo ymmärtää ja käyttää, jos satut tietämään kaikkien liuenneiden aineiden ja moolien määrän. Oletetaan esimerkiksi, että sinulla on 2 moolia hiilitetrakloridia (CCl4), 3 moolia bentseeniä (C6H6) ja 4 moolia asetonia (C3H6O). Liuoksessa olevien moolien kokonaismäärä on 9. Moolijaeyhtälö kertoo, että hiilitetrakloridin mooliosuus on 2/9 = 0,22. Vastaavasti bentseenin mooliosuus on 3/9 = 0,33 ja asetonin mooliosuus on 4/9 = 0,44.
Asiat monimutkaisevat, jos tiedät vain yhden tai useamman ratkaisun komponentin massan, mutta vain hieman enemmän. Sinun tarvitsee vain muuntaa komponentin massa moolien määräksi, ja se on yksinkertainen aritmeettinen ongelma, kunhan tiedät kemiallisen kaavan.
Moolijakeen esimerkkiongelma
Oletetaan, että liuotat 77 grammaa hiilitetrakloridia (CCl4) 78 grammassa asetonia (C3H6O). Mitkä ovat kunkin yhdisteen moolijakeet liuoksessa?
Vastusta kehotusta jakaa hiilitetrakloridin massa asetonin massalla. Koska ne ovat melkein samat, tulos olisi 0,5 jokaiselle yhdisteelle, ja se antaisi väärän tuloksen asetonille. Ensinnäkin sinun on muunnettava massat kunkin yhdisteen moolien määräksi ja tätä varten sinun on etsittävä jokaisen jaksollisen taulukon elementin atomimassa.
Hiilen atomimassa on 12,0 amu (pyöristetään yhden desimaalin tarkkuudella) ja kloorin 35,5 amu, joten yksi mooli hiilitetrakloridia painaa 154 grammaa. Sinulla on 77 grammaa, mikä on 77/154 = 0,5 moolia.
Asetonin moolimassa on 58 grammaa, kun vedyn atomimassa on 1 amu ja hapen 16 amu. Sinulla on 78 grammaa, mikä on 1,34 moolia. Tämä tarkoittaa, että moolien kokonaismäärä liuoksessa on 1,84. Nyt olet valmis laskemaan moolijakeet käyttämällä moolijakeen yhtälöä.
\ text {hiilitetrakloridin mooliosuus} = \ frac {0.5 \ text {moles}} {1.84 \ text {moles}} = 0.27 \\\ text {} \\\ text {asetonin mooliosuus} = \ frac { 1.34 \ text {moles}} {1.84 \ text {moles}} = 0.73