Ved analyse av løsninger måler kjemikere konsentrasjoner av komponenter i mol. Molfraksjonen av et oppløst stoff er forholdet mellom antall mol av det oppløste stoffet og det totale antall mol oppløst stoff og løsningsmiddel i oppløsning. Fordi det er et forhold mellom mol og mol, er molfraksjonen et dimensjonsløst tall, og selvfølgelig er det alltid mindre enn ett.
Molefraksjonsformelen er grei. I en hvilken som helst løsning er molfraksjonen av løsemiddel A:
\ text {molfraksjon av A} = \ frac {\ text {mol av A}} {\ text {total mol}}
og molfraksjonen av løsningsmidlet:
\ text {molfraksjon av løsningsmiddel} = \ frac {\ text {mol løsemiddel}} {\ text {total mol}}
I noen situasjoner kan det hende at du ikke får antall mol direkte. Du kan beregne det hvis du kjenner de kjemiske formlene til forbindelsene og deres vekt eller volum. For å gjøre dette hjelper det å vite hva en føflekk er.
TL; DR (for lang; Leste ikke)
Molefraksjonsformelen for en løsning som inneholder en eller flere oppløste stoffer er: Molfraksjon av hver oppløst stoff = Antall mol av det oppløste stoffet delt på totalt antall mol av alle oppløste stoffer og løsemiddel.
Definisjon av en føflekk
Hvert element i det periodiske systemet har en karakteristisk masse, og i kraft av dette har hver forbindelse også en karakteristisk masse. På atomnivå måles masse i atommasseenheter, men kjemikere trenger en måte å uttrykke masse i makroskopiske termer. For dette formål definerer de et mol av ethvert grunnstoff eller forbindelser som Avogadros nummer (6.022 × 1023) av atomer eller molekyler. Massen til disse mange partiklene, målt i gram, er det samme tallet som molekylmassen, målt i atommasseenheter.
Definisjonen av et mol er således massen til en hvilken som helst forbindelse, målt i gram, som tilsvarer massene til komponentelementene målt i atommasseenheter. For å beregne antall mol av en forbindelse du har til rådighet, deler du massen med massen av en mol av forbindelsen, som du kan beregne fra det periodiske systemet.
Bruke molfraksjonsligningen
Molefraksjonsformelen er spesielt lett å forstå og bruke hvis du tilfeldigvis kjenner til antall mol av alle oppløste stoffer og løsningsmidlet. Anta for eksempel at du har 2 mol karbontetraklorid (CCl4), 3 mol benzen (C6H6) og 4 mol aceton (C3H6O). Totalt antall mol i oppløsning er 9. Molfraksjonsligningen forteller deg at molfraksjonen av karbontetraklorid er 2/9 = 0,22. Tilsvarende er molfraksjonen av benzen 3/9 = 0,33 og molfraksjonen av aceton er 4/9 = 0,44.
Ting blir mer kompliserte hvis du bare vet massen av en eller flere komponenter i en løsning, men bare litt mer. Alt du trenger å gjøre er å konvertere massen til komponenten til antall mol, og det er et greit aritmetisk problem, så lenge du kjenner den kjemiske formelen.
Molfraksjonseksempel Problem
Anta at du oppløser 77 gram karbontetraklorid (CCl4) i 78 gram aceton (C3H6O). Hva er molfraksjonene av hver forbindelse i løsningen?
Motstå trangen til å dele massen av karbontetraklorid med den av aceton. Siden de er nesten like, vil resultatet være 0,5 for hver forbindelse, og det vil gi et feil resultat for aceton. Først må du konvertere massene til antall mol av hver forbindelse, og for å gjøre det, må du slå opp atommassene til hvert av elementene i det periodiske systemet.
Atommassen av karbon er 12,0 amu (avrunding til en desimal) og den for klor er 35,5 amu, så en mol karbontetraklorid veier 154 gram. Du har 77 gram, som er 77/154 = 0,5 mol.
Å merke seg at atommassen til hydrogen er 1 amu og oksygen er 16 amu, og den molare massen av aceton er 58 gram. Du har 78 gram, som er 1,34 mol. Det betyr at totalt antall mol i oppløsning er 1,84. Nå er du klar til å beregne molfraksjoner ved hjelp av molfraksjonsligningen.
\ text {molfraksjon av karbontetraklorid} = \ frac {0,5 \ text {moles}} {1,84 \ text {moles}} = 0,27 \\\ tekst {} \\\ tekst {molfraksjon av aceton} = \ frac { 1,34 \ text {moles}} {1,84 \ text {moles}} = 0,73