Fração molar como é calculada, exemplos, exercícios

O Fração molar É uma maneira de expressar a concentração dos elementos presentes em um composto, ou a concentração de um composto em uma mistura.

A fração molar dos elementos de um composto é definida como uma razão entre o número de moles de cada um dos diferentes elementos presentes no composto e o número total de moles deles.

Equação para determinar a fração molar. Fonte: Gabriel Bolívar.

Por exemplo: se um composto tiver um elemento A e um elemento B, a fração molar de A é o número de moles de um dividido pelo número de moles de A mais o número de moles de B. Da mesma forma, para a fração molar de B, a mesma operação é realizada, mas colocando as moles de B no numerador.

Esta operação é representada na imagem superior. A soma das frações molares é igual a 1 (uma). A fração molar é um número sem dimensões (sem dimensão). Muitas leis podem ser expressas de acordo com eles, como a lei de Dalton.

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Características e símbolo

O valor da fração molar é independente da temperatura e, em uma mistura de gases ideais, pode ser usado para calcular as pressões parciais de cada um dos gases presentes na mistura de gás; Como aponta a lei de Dalton.

A fração molar é geralmente representada ou simbolizada com uma letra maiúscula (x) em cuja parte direita, como um subscrito, o símbolo do elemento ou a fórmula composta é colocada se você tiver uma mistura de compostos.

Como é calculado

Se o número de moles for conhecido por cada um dos elementos que formam um composto específico, adicionando as moles dos elementos, o número de toupeiras totais que existem no composto pode ser obtido.

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Então, para obter a fração molar de cada elemento, o número de suas moles é dividido pelo número de moles totais presentes no composto. A soma dos valores de fração molar dos diferentes elementos é igual à unidade (1).

Exemplos

Os seguintes são exemplos de usos de fração molar.

Exemplo 1

A molalidade de uma solução, expressa como moles de soluto por quilograma de água, pode ser transformada na fração molar do soluto. Para fazer isso, o 1º convertido.000 g de água em toupeiras de água, simplesmente dividindo a massa de água de 1.000 g entre o peso molecular da água (18 g/mol).

Em seguida, dividindo o número de toupeiras do soluto entre o número de moles de água mais as do soluto, a fração molar do soluto será obtida.

Por exemplo, a substância A tem uma moralidade de 0,03 m. Isso significa que tem 0,3 moles de dissolvido em um quilograma de água. Um quilograma de água corresponde a 55,55 moles de água (1.000 g ÷ 18g/mol). Assim, a fração molar de A é:

X (a) ou x_PARA = 0,03 ÷ (55,55 + 0,03)

= 0,0005398 ou 5.398 · 10^-4

Exemplo 2

Cálculo de pressões parciais de gases com base em suas frações molares. A lei das pressões parciais foi declarada por Dalton e indica que, em uma mistura de gases, cada gás exerce sua pressão como se ocupasse todo o volume da mistura de gás.

A pressão total da mistura de gás é a soma das pressões exercidas, separadamente, para cada um dos gases que fazem parte da mistura de gás.

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A atmosfera é constituída principalmente por uma mistura de quatro gases: nitrogênio, oxigênio, anidrido carbônico e vapor de água, exercendo cada um separadamente, as seguintes pressões parciais:

Nitrogênio: 596 mmhg

Oxigênio: 158 mmhg

Anidrido carbônico: 0,3 mmhg

Vapor de água: 5,7 mmhg.

Que produz um valor de pressão atmosférica de 760 mmHg. Ao usar essas pressões de gás, você pode calcular os seguintes valores de suas frações molares:

Azoto

X_N2 = 596 mmhg / 760 mmhg

= 0,7842

Oxigênio

X_O2 = 158 mmHg / 760 mmhg

  = 0,2079

Anidrido carbônico

X_CO2 = 0,3 mmHg / 760 mmhg

= 0,00039

Vapor de água

X_H2O = 5,7 mmhg / 760 mmhg

= 0,075

De forma recíproca, a pressão parcial de cada um dos gases presentes em uma mistura pode ser calculada, multiplicando o valor de sua fração molar pela pressão total exercida pela mistura de gás.

Exercícios

Exercício 1

Qual é a fração molar de uma solução de metanol (CH₃Oh) e água (h₂O) que contém 145 g de Cho₃Oh e 120 g de h₂QUALQUER? Pesos moleculares: CH₃OH = 32 g/mol e água = 18 g/mol.

Primeiro calculamos as moles de metanol e água:

Toupeiras de cap₃Oh = 145 g · 1 mol Cho₃Oh ÷ 32 g de Cho₃Oh

= 4,53 mol CHO₃Oh

Toupeiras de h₂O = 120 g · 1 mol de h₂Ou ÷ 18 g de H₂QUALQUER

= 6,67 mol H₂QUALQUER

Em seguida, calculamos o total de toupeiras:

Total de toupeiras de CH₃Oh e h₂O = 4,53 + 6,67

= 11,2 moles

E assim determinamos as toupeiras de metanol e água:

X (cap₃OH) = 4,53 moles / 11,2 toupeiras

= 0,404

X (h₂O) = 6,67 moles / 11,2 moles

= 0,596

Exercício 2

Uma mistura de 1,56 moles de nitrogênio (n₂) e 1,2 moles de oxigênio (ou₂) exerce uma pressão de 0,8 atmosferas (atm). Calcule a pressão parcial exercida por cada um dos gases.

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O primeiro passo para resolver o problema é o cálculo das frações molares dos gases. Em um segundo estágio, são obtidas pressões parciais exercidas por gases, multiplicando sua fração molar pela pressão total exercida pela mistura de gás.

Fração molar de nitrogênio:

X_N2 = 1,56 moles / (1,56 moles +1,2 moles)

= 0,565

Fração molar de oxigênio:

X_O2 = 1,2 moles / (1,56 moles + 1,2 moles)

= 0,435

E finalmente calculamos as pressões parciais de cada gás:

P_N2 = X_N2  · P_T

= 0,565 · 0,8 atm

= 0,452 atm

P_O2 = X_O2 · P_t

= 0,435 · 0,8 atm

= 0,348 atm

Exercício 3

Qual é a fração molar do formaldeído (CH₂O) se 23 g do composto for dissolvido em 4 moles de tetracloreto de carbono (CCL₄)? Peso molecular de CH₂O = 30,03 g/mol.

Primeiro calculamos as toupeiras de formaldeído:

Moles cap₂O = 23 g Cho₂Ou · 1 mol Cho₂O ÷ 30.03 g CHO₂QUALQUER

= O, 766 toupeiras

E para o segundo, calculamos a fração molar:

X_CH2OH = 0,766 moles₂OH / (0,766 Mols Cho₂Oh + 4 toupes ccl₄)

= 0,161

Referências

1. Whitten, Davis, Peck e Stanley. (2008). Química. (8ª ed.). Cengage Learning.
2. Helmestine, Anne Marie, Ph.D. (11 de fevereiro de 2020). O que é uma fração molar? Recuperado de: pensamento.com
3. Wikipedia. (2020). Fração molar. Recuperado de: em.Wikipedia.org
4. Fundação CK-12. (16 de outubro de 2019). Fração molar. Química Librettexts. Recuperado de: química.Librettexts.org
5. Chris Deziel. (12 de novembro de 2018). Como calcular a fração molar. Recuperado de: cienting.com