Как рассчитать мольную долю

При анализе растворов химики измеряют концентрации компонентов в молях. Мольная доля растворенного вещества - это отношение количества молей этого растворенного вещества к общему количеству молей растворенного вещества и растворителя в растворе. Поскольку это отношение молей к молям, мольная доля является безразмерным числом и, конечно, всегда меньше единицы.

Формула мольной доли проста. В любом растворе мольная доля растворенного вещества A составляет:

и мольная доля растворителя:

В некоторых случаях вам может не быть указано количество родинок напрямую. Вы можете рассчитать его, если знаете химические формулы соединений, их вес или объем. Для этого полезно знать, что такое родинка.

TL; DR (слишком длинный; Не читал)

Формула мольной доли для раствора, содержащего одно или несколько растворенных веществ: растворенное вещество = количество молей этого растворенного вещества, деленное на общее количество молей всех растворенных веществ и растворитель.

Каждый элемент в периодической таблице имеет характерную массу, и в силу этого каждое соединение также имеет характеристическую массу. На атомном уровне масса измеряется в атомных единицах массы, но химикам нужен способ выразить массу в макроскопических терминах. С этой целью они определяют моль любого элемента или соединения как число Авогадро (6,022 × 10²³) атомов или молекул. Масса этого множества частиц, измеренная в граммах, равна молекулярной массе, измеренной в атомных единицах массы.

Таким образом, определение моля - это масса любого соединения, измеренная в граммах, которая равна массам составляющих элементов, измеренным в атомных единицах массы. Чтобы вычислить количество молей соединения, которое у вас есть, вы разделите массу на массу одного моля соединения, которую вы можете вычислить из периодической таблицы.

Формула мольной доли особенно проста для понимания и использования, если вам известно количество молей всех растворенных веществ и растворителя. Например, предположим, что у вас есть 2 моля четыреххлористого углерода (CCl4), 3 моля бензола (C₆ЧАС₆) и 4 моля ацетона (C₃ЧАС₆О). Общее количество молей в растворе - 9. Уравнение мольной доли говорит вам, что мольная доля четыреххлористого углерода составляет 2/9 = 0,22. Точно так же мольная доля бензола составляет 3/9 = 0,33, а мольная доля ацетона составляет 4/9 = 0,44.

Ситуация усложняется, если вы знаете только массу одного или нескольких компонентов раствора, но немного больше. Все, что вам нужно сделать, это преобразовать массу компонента в число молей, и это простая арифметическая задача, если вы знаете химическую формулу.

Предположим, вы растворяете 77 граммов четыреххлористого углерода (CCl₄) в 78 граммах ацетона (C₃ЧАС₆О). Каковы мольные доли каждого соединения в растворе?

Не поддавайтесь желанию разделить массу четыреххлористого углерода на массу ацетона. Так как они почти одинаковы, результат будет 0,5 для каждого соединения, что даст неверный результат для ацетона. Во-первых, вам нужно преобразовать массы в количество молей каждого соединения, и для этого вам нужно найти атомные массы каждого из элементов в периодической таблице.

Атомная масса углерода составляет 12,0 а.е.м. (округление до одного десятичного знака), а хлора - 35,5 а.е.м., поэтому один моль четыреххлористого углерода весит 154 грамма. У вас 77 грамм, что составляет 77/154 = 0,5 моля.

Учитывая, что атомная масса водорода составляет 1 а.е.м., а кислорода - 16 а.е.м., молярная масса ацетона составляет 58 граммов. У вас 78 грамм, что составляет 1,34 моля. Это означает, что общее количество молей в растворе составляет 1,84. Теперь вы готовы рассчитать мольные доли с помощью уравнения мольных долей.