Calculadora de Fracció Molar - Eina Gratuïta de Química en Línia

Què és la fracció molar?

La fracció molar és una manera de descriure quina proporció d’una mescla correspon a una substància determinada. Compara el nombre de mols d’un component amb el nombre total de mols de totes les substàncies de la mescla. Un mol és simplement una unitat per comptar partícules, igual que «dotzena» significa 12. Aquesta calculadora determina la fracció molar de cada component d’una dissolució o d’una mescla de gasos quan se’n coneix el nombre de mols.

Fórmula de la fracció molar

La fracció molar d’un component és el nombre de mols d’aquest component dividit pel nombre total de mols de tots els components junts.

χᵢ = nᵢ / n_total

• χᵢ (chi) és la fracció molar del component i
• nᵢ és el nombre de mols del component i
• n_total és la suma dels mols de tots els components de la mescla

La fracció molar no té unitat, perquè és la proporció entre dues quantitats del mateix tipus. El seu valor sempre es troba entre 0 i 1. Un valor de 0 significa que el component és absent. Un valor de 1 significa que la mescla està formada únicament per aquest component.

Com calcular la fracció molar

1. Enumereu tots els components de la mescla i el nombre de mols de cadascun. Si es coneix la massa d’un component en lloc dels seus mols, dividiu primer la massa per la massa molar de la substància per obtenir-ne els mols.
2. Sumeu els mols de tots els components per obtenir el nombre total de mols.
3. Dividiu els mols d’un component pel nombre total de mols. El resultat és la fracció molar d’aquest component.
4. Repetiu el procediment per a cada component. En qualsevol mescla real, les fraccions molars de tots els components sumen 1.

La calculadora d’aquesta pàgina fa aquests passos automàticament. Introduïu un nom i un valor de mols per a cada component, i recalcula cada fracció molar tan aviat com canvia un valor. Només accepta nombres zero o positius, perquè una quantitat negativa de mols no té cap significat físic; una entrada negativa es marca i es compta com a 0.

Per a cada component, la taula de resultats mostra la fracció molar amb quatre decimals i la mateixa xifra expressada com a percentatge amb dos decimals. Una fila «Total» suma els valors de mols i les fraccions molars. El gràfic de sectors situat sota la taula mostra la proporció de cada component. Si tots els valors de mols són buits o zero, el total és 0, no es defineix cap fracció molar i la calculadora mostra un avís que demana valors, mentre indica cada fracció com a 0.

Exemple resolt: dos components

Una dissolució conté 2,0 mols d’etanol i 3,0 mols d’aigua.

• Nombre total de mols = 2,0 + 3,0 = 5,0
• Fracció molar de l’etanol = 2,0 / 5,0 = 0,40
• Fracció molar de l’aigua = 3,0 / 5,0 = 0,60

Comprovació: 0,40 + 0,60 = 1,00, tal com s’esperava.

Exemple resolt: tres components

Una mescla de gasos conté 1,5 mols de nitrogen, 0,5 mols d’oxigen i 0,2 mols d’argó.

• Nombre total de mols = 1,5 + 0,5 + 0,2 = 2,2
• Fracció molar del nitrogen = 1,5 / 2,2 ≈ 0,682
• Fracció molar de l’oxigen = 0,5 / 2,2 ≈ 0,227
• Fracció molar de l’argó = 0,2 / 2,2 ≈ 0,091

Comprovació: 0,682 + 0,227 + 0,091 = 1,000.

Propietats de la fracció molar

• No té unitats. És una proporció simple i, per tant, no té cap unitat de mesura.
• Suma u. En qualsevol mescla real, les fraccions molars de tots els components sumen 1.
• Va de 0 a 1. Un component que constitueix tota la mescla té una fracció molar de 1.
• No depèn de la temperatura ni de la pressió. Com que la fracció molar és una proporció entre quantitats, escalfar o refredar la mescla no la modifica, a diferència de les unitats de concentració basades en el volum.
• Es converteix fàcilment en un percentatge. Multipliqueu la fracció molar per 100 per obtenir el percentatge molar. Una fracció molar de 0,25 equival a 25 mol%.

La fracció molar i altres unitats de concentració

Els químics utilitzen diverses maneres de descriure la quantitat d’una substància present en una mescla:

• Molaritat és el nombre de mols d’una substància per litre de dissolució.
• Molalitat és el nombre de mols d’una substància per quilogram de dissolvent.
• Fracció màssica és la massa d’una substància dividida per la massa total de la mescla.

La fracció molar es diferencia d’aquestes magnituds perquè compta partícules en lloc de massa o volum. Això la fa útil en situacions en què importa més el nombre de partícules que la seva massa, com ara les lleis dels gasos i la pressió de vapor.

Aplicacions de la fracció molar

• La llei de Raoult utilitza la fracció molar d’un dissolvent per predir fins a quin punt una substància dissolta redueix la seva pressió de vapor.
• La llei de Dalton de les pressions parcials estableix que la pressió parcial d’un gas en una mescla és igual a la seva fracció molar multiplicada per la pressió total: Pᵢ = χᵢ × P_total.
• Les propietats col·ligatives, com l’augment del punt d’ebullició i el descens del punt de congelació, depenen de la fracció molar de la substància dissolta.
• La preparació de dissolucions en laboratoris i en la indústria sovint especifica fraccions molars exactes per controlar les propietats d’una mescla.

Preguntes freqüents

Quina diferència hi ha entre la fracció molar i la fracció màssica? La fracció molar compara el nombre de mols de cada component. La fracció màssica compara la massa de cada component. Les dues només són iguals quan tots els components tenen la mateixa massa molar.

Una fracció molar pot ser superior a 1? No. Una fracció molar no pot superar 1, ja que un component no pot constituir més que la totalitat de la mescla. En una mescla real, les fraccions molars de tots els components sumen exactament 1.

Com converteixo una fracció molar en un percentatge? Multipliqueu la fracció molar per 100. Per exemple, una fracció molar de 0,15 equival a 15 mol%.

Com trobo la fracció molar si només conec la massa de cada component? Convertiu primer cada massa en mols, mitjançant mols = massa ÷ massa molar. Després dividiu els mols de cada component pel nombre total de mols per obtenir-ne la fracció molar.

Què passa si un component té zero mols? La seva fracció molar és 0, cosa que significa que no és present en la mescla. La calculadora ho gestiona sense errors, i el gràfic de sectors omet qualsevol component la fracció molar del qual sigui 0.

La fracció molar s’aplica tant als gasos com als líquids? Sí. La fracció molar s’aplica a mescles en qualsevol fase, incloses les mescles de gasos, les dissolucions líquides i les mescles sòlides, com ara els aliatges.