Υπολογιστής Κλασματικής Ποσότητας Ουσίας - Δωρεάν Online Εργαλείο Χημείας

Τι είναι το γραμμομοριακό κλάσμα;

Το γραμμομοριακό κλάσμα περιγράφει πόσο από ένα μείγμα αποτελείται από μια συγκεκριμένη ουσία. Συγκρίνει τον αριθμό των mol ενός συστατικού με τον συνολικό αριθμό mol όλων των συστατικών του μείγματος. Το mol είναι απλώς μονάδα καταμέτρησης σωματιδίων, όπως η λέξη «δωδεκάδα» σημαίνει 12. Αυτή η αριθμομηχανή βρίσκει το γραμμομοριακό κλάσμα κάθε συστατικού σε ένα διάλυμα ή αέριο μείγμα, όταν είναι γνωστός ο αριθμός mol κάθε μέρους.

Τύπος γραμμομοριακού κλάσματος

Το γραμμομοριακό κλάσμα ενός συστατικού είναι τα mol του διαιρεμένα με το συνολικό πλήθος mol όλων των συστατικών μαζί.

χᵢ = nᵢ / n_total

• χᵢ (χι) είναι το γραμμομοριακό κλάσμα του συστατικού i
• nᵢ είναι ο αριθμός mol του συστατικού i
• n_total είναι το άθροισμα των mol κάθε συστατικού του μείγματος

Το γραμμομοριακό κλάσμα δεν έχει μονάδα, επειδή είναι λόγος μιας ποσότητας προς μια άλλη ποσότητα του ίδιου είδους. Η τιμή του βρίσκεται πάντα μεταξύ 0 και 1. Η τιμή 0 σημαίνει ότι το συστατικό απουσιάζει. Η τιμή 1 σημαίνει ότι το μείγμα αποτελείται αποκλειστικά από αυτό το συστατικό.

Πώς υπολογίζεται το γραμμομοριακό κλάσμα

1. Καταγράψτε κάθε συστατικό του μείγματος και τον αριθμό mol του. Αν είναι γνωστή η μάζα ενός συστατικού αντί για τα mol του, διαιρέστε πρώτα τη μάζα με τη μοριακή μάζα της ουσίας για να βρείτε τα mol.
2. Προσθέστε τα mol όλων των συστατικών για να βρείτε τα συνολικά mol.
3. Διαιρέστε τα mol ενός συστατικού με τα συνολικά mol. Το αποτέλεσμα είναι το γραμμομοριακό κλάσμα αυτού του συστατικού.
4. Επαναλάβετε για κάθε συστατικό. Σε κάθε πραγματικό μείγμα, τα γραμμομοριακά κλάσματα όλων των συστατικών αθροίζονται σε 1.

Η αριθμομηχανή αυτής της σελίδας εκτελεί αυτόματα αυτά τα βήματα. Εισαγάγετε ένα όνομα και μια τιμή mol για κάθε συστατικό και υπολογίζει εκ νέου κάθε γραμμομοριακό κλάσμα μόλις αλλάξει μια τιμή. Δέχεται μόνο μηδενικούς ή θετικούς αριθμούς, επειδή αρνητική ποσότητα mol δεν έχει φυσική σημασία· μια αρνητική καταχώριση επισημαίνεται και υπολογίζεται ως 0.

Για κάθε συστατικό, ο πίνακας αποτελεσμάτων δίνει το γραμμομοριακό κλάσμα με τέσσερα δεκαδικά ψηφία και την ίδια τιμή ως ποσοστό με δύο δεκαδικά ψηφία. Μια γραμμή «Σύνολο» αθροίζει τις τιμές mol και τα γραμμομοριακά κλάσματα. Ένα κυκλικό διάγραμμα κάτω από τον πίνακα δείχνει το μερίδιο κάθε συστατικού. Αν κάθε τιμή mol είναι κενή ή μηδενική, το σύνολο είναι 0, δεν ορίζεται γραμμομοριακό κλάσμα και η αριθμομηχανή εμφανίζει ειδοποίηση που ζητά τιμές, ενώ αναφέρει κάθε κλάσμα ως 0.

Λυμένο παράδειγμα: δύο συστατικά

Ένα διάλυμα περιέχει 2,0 mol αιθανόλης και 3,0 mol νερού.

• Συνολικά mol = 2,0 + 3,0 = 5,0
• Γραμμομοριακό κλάσμα αιθανόλης = 2,0 / 5,0 = 0,40
• Γραμμομοριακό κλάσμα νερού = 3,0 / 5,0 = 0,60

Έλεγχος: 0,40 + 0,60 = 1,00, όπως αναμενόταν.

Λυμένο παράδειγμα: τρία συστατικά

Ένα αέριο μείγμα περιέχει 1,5 mol αζώτου, 0,5 mol οξυγόνου και 0,2 mol αργού.

• Συνολικά mol = 1,5 + 0,5 + 0,2 = 2,2
• Γραμμομοριακό κλάσμα αζώτου = 1,5 / 2,2 ≈ 0,682
• Γραμμομοριακό κλάσμα οξυγόνου = 0,5 / 2,2 ≈ 0,227
• Γραμμομοριακό κλάσμα αργού = 0,2 / 2,2 ≈ 0,091

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

Ιδιότητες του γραμμομοριακού κλάσματος

• Δεν έχει μονάδες. Είναι ένας απλός λόγος και επομένως δεν έχει μονάδα μέτρησης.
• Αθροίζεται στη μονάδα. Σε κάθε πραγματικό μείγμα, τα γραμμομοριακά κλάσματα όλων των συστατικών αθροίζονται σε 1.
• Κυμαίνεται από 0 έως 1. Ένα συστατικό που αποτελεί ολόκληρο το μείγμα έχει γραμμομοριακό κλάσμα 1.
• Δεν εξαρτάται από τη θερμοκρασία ή την πίεση. Επειδή το γραμμομοριακό κλάσμα είναι λόγος ποσοτήτων, η θέρμανση ή η ψύξη του μείγματος δεν το αλλάζει, σε αντίθεση με τις μονάδες συγκέντρωσης που βασίζονται στον όγκο.
• Μετατρέπεται εύκολα σε ποσοστό. Πολλαπλασιάστε το γραμμομοριακό κλάσμα με 100 για να βρείτε το ποσοστό mol. Γραμμομοριακό κλάσμα 0,25 ισούται με 25 mol%.

Το γραμμομοριακό κλάσμα και άλλες μονάδες συγκέντρωσης

Οι χημικοί χρησιμοποιούν διάφορους τρόπους για να περιγράψουν την ποσότητα μιας ουσίας σε ένα μείγμα:

• Μοριακότητα είναι τα mol μιας ουσίας ανά λίτρο διαλύματος.
• Μοριακή συγκέντρωση κατά μάζα είναι ο αριθμός mol μιας ουσίας ανά χιλιόγραμμο διαλύτη.
• Κλάσμα μάζας είναι η μάζα μιας ουσίας διαιρεμένη με τη συνολική μάζα του μείγματος.

Το γραμμομοριακό κλάσμα διαφέρει από αυτά, επειδή μετρά σωματίδια και όχι μάζα ή όγκο. Αυτό το καθιστά χρήσιμο σε περιπτώσεις όπου ο αριθμός των σωματιδίων έχει μεγαλύτερη σημασία από τη μάζα τους, όπως στους νόμους των αερίων και στην τάση ατμών.

Πού χρησιμοποιείται το γραμμομοριακό κλάσμα

• Ο νόμος του Raoult χρησιμοποιεί το γραμμομοριακό κλάσμα ενός διαλύτη για να προβλέψει πόσο μια διαλυμένη ουσία μειώνει την τάση ατμών του.
• Ο νόμος του Dalton για τις μερικές πιέσεις ορίζει ότι η μερική πίεση ενός αερίου σε ένα μείγμα ισούται με το γραμμομοριακό του κλάσμα πολλαπλασιασμένο με τη συνολική πίεση: Pᵢ = χᵢ × P_total.
• Οι συλλογικές ιδιότητες, όπως η ανύψωση του σημείου ζέσης και η ταπείνωση του σημείου πήξης, εξαρτώνται από το γραμμομοριακό κλάσμα της διαλυμένης ουσίας.
• Η παρασκευή διαλυμάτων σε εργαστήρια και στη βιομηχανία συχνά καθορίζει ακριβή γραμμομοριακά κλάσματα για τον έλεγχο των ιδιοτήτων ενός μείγματος.

Συχνές ερωτήσεις

Ποια είναι η διαφορά μεταξύ γραμμομοριακού κλάσματος και κλάσματος μάζας; Το γραμμομοριακό κλάσμα συγκρίνει τον αριθμό mol κάθε συστατικού. Το κλάσμα μάζας συγκρίνει τη μάζα κάθε συστατικού. Τα δύο είναι ίσα μόνο όταν όλα τα συστατικά έχουν την ίδια μοριακή μάζα.

Μπορεί ένα γραμμομοριακό κλάσμα να είναι μεγαλύτερο από 1; Όχι. Ένα γραμμομοριακό κλάσμα δεν μπορεί να υπερβεί το 1, επειδή ένα συστατικό δεν μπορεί να αποτελεί περισσότερο από ολόκληρο το μείγμα. Σε ένα πραγματικό μείγμα, τα γραμμομοριακά κλάσματα όλων των συστατικών αθροίζονται ακριβώς σε 1.

Πώς μετατρέπεται το γραμμομοριακό κλάσμα σε ποσοστό; Πολλαπλασιάστε το γραμμομοριακό κλάσμα με 100. Για παράδειγμα, γραμμομοριακό κλάσμα 0,15 ισούται με 15 mol%.

Πώς βρίσκω το γραμμομοριακό κλάσμα όταν γνωρίζω μόνο τη μάζα κάθε συστατικού; Μετατρέψτε πρώτα κάθε μάζα σε mol, χρησιμοποιώντας τη σχέση mol = μάζα ÷ μοριακή μάζα. Στη συνέχεια, διαιρέστε τα mol κάθε συστατικού με τα συνολικά mol για να βρείτε το γραμμομοριακό του κλάσμα.

Τι συμβαίνει αν ένα συστατικό έχει μηδενικά mol; Το γραμμομοριακό του κλάσμα είναι 0, δηλαδή δεν υπάρχει στο μείγμα. Η αριθμομηχανή το χειρίζεται χωρίς σφάλμα και το κυκλικό διάγραμμα παραλείπει κάθε συστατικό του οποίου το γραμμομοριακό κλάσμα είναι 0.

Ισχύει το γραμμομοριακό κλάσμα τόσο για τα αέρια όσο και για τα υγρά; Ναι. Το γραμμομοριακό κλάσμα ισχύει για μείγματα σε οποιαδήποτε φάση, συμπεριλαμβανομένων των αερίων μειγμάτων, των υγρών διαλυμάτων και των στερεών μειγμάτων, όπως τα κράματα.