Vid analys av lösningar mäter kemister koncentrationer av komponenter i mol. Molfraktionen av en löst substans är förhållandet mellan antalet mol av den lösta substansen och det totala antalet mol upplöst ämne och lösningsmedel i lösning. Eftersom det är ett förhållande mellan mol och mol är molfraktionen ett måttlöst tal, och det är naturligtvis alltid mindre än ett.
Molfraktionsformeln är enkel. I vilken lösning som helst är molfraktionen av löst A:
\ text {molfraktion av A} = \ frac {\ text {mol av A}} {\ text {totalt mol}}
och molfraktionen av lösningsmedlet:
\ text {molfraktion av lösningsmedel} = \ frac {\ text {mol lösningsmedel}} {\ text {totalt mol}}
I vissa situationer kanske du inte får antalet mol direkt. Du kan beräkna det om du känner till kemiska formler för föreningarna och deras vikter eller volymer. För att göra detta hjälper det att veta vad en mullvad är.
TL; DR (för lång; Läste inte)
Molfraktionsformeln för en lösning som innehåller en eller flera lösta ämnen är: Molfraktion av vardera upplöst = Antal mol av den upplösta produkten dividerat med det totala antalet mol av alla upplösta ämnen lösningsmedel.
Definition av en mullvad
Varje element i det periodiska systemet har en karakteristisk massa, och i kraft av detta har varje förening också en karakteristisk massa. På atomnivå mäts massa i atommasseenheter, men kemister behöver ett sätt att uttrycka massa i makroskopiska termer. För detta ändamål definierar de en mol av alla element eller föreningar som Avogadros nummer (6,022 × 1023) av atomer eller molekyler. Massan av dessa många partiklar, mätt i gram, är samma antal som molekylmassan, mätt i atommasseenheter.
Definitionen av en mol är således massan av vilken förening som helst, mätt i gram, som är lika med massorna av komponentelementen mätt i atommasseenheter. För att beräkna antalet mol av en förening som du har till hands delar du massan med massan av en mol av föreningen, som du kan beräkna från det periodiska systemet.
Använda molfraktionsekvationen
Molfraktionsformeln är särskilt lätt att förstå och använda om du råkar känna till antalet mol av alla lösta ämnen och lösningsmedlet. Antag till exempel att du har 2 mol koltetraklorid (CCl4), 3 mol bensen (C6H6och 4 mol aceton (C3H6O). Det totala antalet mol i lösning är 9. Molfraktionsekvationen berättar att molfraktionen av koltetraklorid är 2/9 = 0,22. På liknande sätt är molfraktionen av bensen 3/9 = 0,33 och molfraktionen av aceton är 4/9 = 0,44.
Saker blir mer komplicerade om du bara vet massan av en eller flera komponenter i en lösning, men bara lite mer. Allt du behöver göra är att omvandla komponentens massa till antal mol, och det är ett enkelt aritmetiskt problem, så länge du känner till den kemiska formeln.
Molfraktionsexempel Problem
Antag att du löser upp 77 gram koltetraklorid (CCl4i 78 gram aceton (C3H6O). Vilka är molfraktionerna av varje förening i lösningen?
Motstå uppmaningen att dela massan av koltetraklorid med den för aceton. Eftersom de är nästan desamma skulle resultatet vara 0,5 för varje förening, och det skulle ge ett felaktigt resultat för aceton. Först måste du konvertera massorna till antalet mol av varje förening, och för att göra det måste du slå upp atommassorna för vart och ett av elementen i det periodiska systemet.
Atommassan av kol är 12,0 amu (avrundning till en decimal) och den för klor är 35,5 amu, så en mol koltetraklorid väger 154 gram. Du har 77 gram, vilket är 77/154 = 0,5 mol.
Observera att atommassan av väte är 1 amu och den för syre är 16 amu, den molära massan av aceton är 58 gram. Du har 78 gram, vilket är 1,34 mol. Det betyder att det totala antalet mol i lösning är 1,84. Nu är du redo att beräkna molfraktioner med hjälp av molfraktionsekvationen.
\ text {molfraktion av koltetraklorid} = \ frac {0,5 \ text {mol}} {1,84 \ text {mol}} = 0,27 \\\ text {} \\\ text {molfraktion av aceton} = \ frac { 1,34 \ text {mol}} {1,84 \ text {mol}} = 0,73