Fração Molar

O que é

A fração molar é o número total de moles de uma substância particular que estão presentes numa amostra, usualmente uma solução, dividida pelo número combinado de moles de todos os componentes da mesma amostra.

Se uma solução contém 8 moles de material total e 3 moles do total são moléculas de carbono, a fração molar seria 0,375 se expressa como um decimal, o que é mais comum do que representá-lo como uma fração real.

Um moles é definida como o número de moléculas presentes em 12 gramas de carbono-12 puro.

Este número, também conhecido como o número de Avogadro, é 6.02 x 10²³.

Um moles de qualquer substância é contém este mesmo número de moléculas. Isto significa que um mol de qualquer substância tem uma massa dos números atômicos combinados de todos os átomos presentes numa molécula desse material, em gramas. Isto é útil na escrita de equações químicas e para outros cálculos em química.

Para determinar a fração molar de qualquer material numa solução, é apenas necessário conhecer o número de moles daquele componente particular e o número total de moles de tudo o mais na solução. O número de moles dos outros componentes individuais não é necessário desde que o número total de moles seja conhecido. No entanto, se o número de moles de cada constituinte é conhecido, a fração molar para cada um pode também ser encontrada dividindo o número de moles de um pelo número de moles de todos os constituintes combinados.

A determinação da fração molar de um constituinte particular de uma solução é útil por várias razões.

Usando a definição de um mol, é possível calcular várias outras figuras com base na fração molar.

Aplicando o conhecimento da definição de um mol e como ela se relaciona com a massa de uma determinada substância pura, se o número de moles de cada constituinte de uma solução é conhecido, pode-se determinar através de cálculos simples a massa de cada substância, mesmo se ele estiver dissolvido na solução.

As frações molares também são utilizados para muitas outras coisas em química, tais como determinar quanto de uma determinada substância a dissolver-se em um solvente para se obter uma solução de uma concentração em particular.

Definição

A fração molar é uma unidade de concentração, definida como sendo igual ao número de moles de um componente dividido pelo número total de moles de uma solução.

Por ser uma razão, a fração molar é uma expressão sem unidade. A fração molar de todos os componentes de uma solução, quando adicionados em conjunto, será igual a 1.

Exemplo 1

Numa solução de 1 mol de benzeno, 2 mol de tetracloreto de carbono e 7 mol de acetona, a fração molar da acetona é 0,7.

Isto é determinado adicionando o número de moles de acetona na solução e dividindo o valor pelo número total de moles de componentes da solução:

Número de Moles de Acetona: 7 moles

Número total de Moles em Solução = 1 moles (benzeno) + 2 moles (tetracloreto de carbono) + 7 moles (acetona)
Número Total de Moles em Soluções = 10 moles

Fração de Mole de Acetona = moles de acetona / solução de moles totais
Mole Fração de Acetona = 7/10
Mole de Acetona = 0,7

De forma semelhante, a fração molar de benzeno seria 1/10 ou 0,1 e a fração molar de tetracloreto de carbono seria 2/10 ou 0,2.

Exemplo 2

Deseja-se preparar uma solução de K2CrO4 0,250 m. quantos gramas de do sal devem ser dissolvidos em 200 g de água? Qual a fração molar do K2CrO4 na solução?

Para calcular este tipo de problema, usa-se a fórmula da concentração molar:

M = n1 / V

onde M = concentração molar, n1 = nº de mols do soluto e V = volume total da solução, em litros.

Então, os dados que temos são:

M = 0,250
n1 = ?
V = 200ml = 0,2L

(aqui consideramos o volume total como sendo o volume de água na solução, mas isto na verdade é um valor aproximado, já que o sal também ocupará um volume na solução. Porém, o volume do sal é desconhecido. Como a densidade da água é de 1g/ml, 200g = 200ml)

0,250 = n1 / 0,2L
n1 = 0,250 x 0,2
n1 = 0,05 mol.

Mas como o problema pede a quantidade de sal dissolvido em gramas, e não em mols, precisamos agora calcular a massa de 0,05 mol de dicromato de potássio.

Massa molecular K₂CrO₄:

K = 39u x2 = 78u
Cr = 52u
O = 16 x4 = 64u
total = 78u + 52u + 64u = 194u

Massa molar K₂CrO₄: 194 gramas.

entaõ, por regra de três, podemos calcular a massa do sal dissolvida nesta solução:

1 mol ———————– 194g
0,05 mol —————— x
x = 0,05 x 194
x = 9,7g

Para calcular a fração molar do soluto, utilizamos outra fórmula:

F1 = n1 / (n1 + n2)

onde F1 = fração molar do soluto, n1 = nº de mols do soluto na solução e n2 = nº de mols do solvente na solução.

aqui, precisaremos calcular o nº de mols presentes em 200g de água.

Massa molecular H₂O:

H = 1u x2 = 2u
O = 16u
total = 2u + 16u = 18u

Massa molar da água: 18 gramas.

por regra de três, encontramos o número de mols de H₂O:

1 mol ———————– 18g
x —————————– 200g
18 x = 200
x = 200 / 18
x = 11,1 mols

Agora vemos os dados que já temos e aplicamos os dados na fórmula:

F1 = ?
n1 = 0,05 mol
n2 = 11,1 mols

F1 = 0,05 / (0,05 + 11,1)
F1 = 0,05 / 11,15
F1 = 0,0045

Fórmula de Fração Molar

A fração molar é outra forma de expressar a concentração de uma solução ou mistura. É igual às moles de um componente dividido pelo total de moles na solução ou mistura.

A letra que representa essa relação é o X maiúsculo.

X = número de mol da matéria Y
     Número de mol da mistura

Comumente, a fração molar é utilizada para determinar a concentração de uma solução; assim, ela pode ser denominada de fração em quantidade de matéria da solução.

A solução (mistura homogênea) é formada pela mistura de um soluto e um solvente, o que possibilita obtermos tanto a fração molar do soluto quanto a fração molar do solvente.

A fração molar é usada em uma variedade de cálculos, mas principalmente para calcular pressões parciais.

Fonte: www.wisegeek.com/www.softschools.com/chemistry.about.com