Calculadora de Fracción Molar - Herramienta Gratuita de Química en Línea

¿Qué es la fracción molar?

La fracción molar describe qué proporción de una mezcla corresponde a una sustancia determinada. Compara el número de moles de un componente con el número total de moles de todas las sustancias de la mezcla. Un mol es simplemente una unidad para contar partículas, de forma parecida a como «docena» significa 12. Esta calculadora determina la fracción molar de cada componente de una disolución o mezcla gaseosa cuando se conoce el número de moles de cada parte.

Fórmula de la fracción molar

La fracción molar de un componente es el número de sus moles dividido por el número total de moles de todos los componentes combinados.

χᵢ = nᵢ / n_total

• χᵢ (chi) es la fracción molar del componente i
• nᵢ es el número de moles del componente i
• n_total es la suma de los moles de todos los componentes de la mezcla

La fracción molar no tiene unidad, porque es la razón entre dos cantidades del mismo tipo. Su valor siempre está entre 0 y 1. Un valor de 0 significa que el componente está ausente. Un valor de 1 significa que la mezcla está formada únicamente por ese componente.

Cómo calcular la fracción molar

1. Enumere todos los componentes de la mezcla y el número de moles de cada uno. Si se conoce la masa de un componente en lugar de sus moles, divida primero la masa entre la masa molar de la sustancia para obtener los moles.
2. Sume los moles de todos los componentes para obtener los moles totales.
3. Divida los moles de un componente entre los moles totales. El resultado es la fracción molar de ese componente.
4. Repita el procedimiento para cada componente. En cualquier mezcla real, las fracciones molares de todos los componentes suman 1.

La calculadora de esta página realiza estos pasos automáticamente. Introduzca un nombre y un valor de moles para cada componente; la calculadora vuelve a calcular todas las fracciones molares en cuanto cambia un valor. Solo acepta números cero o positivos, porque una cantidad negativa de moles no tiene significado físico; una entrada negativa se marca y se cuenta como 0.

Para cada componente, la tabla de resultados muestra la fracción molar con cuatro cifras decimales y la misma cifra expresada como porcentaje con dos cifras decimales. Una fila Total suma los valores de moles y las fracciones molares. Debajo de la tabla, un gráfico circular muestra la proporción de cada componente. Si todos los valores de moles están en blanco o son cero, el total es 0, no se define ninguna fracción molar y la calculadora muestra un aviso solicitando valores, mientras informa cada fracción como 0.

Ejemplo resuelto: dos componentes

Una disolución contiene 2,0 moles de etanol y 3,0 moles de agua.

• Moles totales = 2,0 + 3,0 = 5,0
• Fracción molar del etanol = 2,0 / 5,0 = 0,40
• Fracción molar del agua = 3,0 / 5,0 = 0,60

Comprobación: 0,40 + 0,60 = 1,00, como era de esperar.

Ejemplo resuelto: tres componentes

Una mezcla gaseosa contiene 1,5 moles de nitrógeno, 0,5 moles de oxígeno y 0,2 moles de argón.

• Moles totales = 1,5 + 0,5 + 0,2 = 2,2
• Fracción molar del nitrógeno = 1,5 / 2,2 ≈ 0,682
• Fracción molar del oxígeno = 0,5 / 2,2 ≈ 0,227
• Fracción molar del argón = 0,2 / 2,2 ≈ 0,091

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

Propiedades de la fracción molar

• No tiene unidades. Es una razón simple, por lo que no lleva ninguna unidad de medida.
• Suma uno. En cualquier mezcla real, las fracciones molares de todos los componentes suman 1.
• Va de 0 a 1. Un componente que constituye toda la mezcla tiene una fracción molar de 1.
• No depende de la temperatura ni de la presión. Como la fracción molar es una razón entre cantidades, calentar o enfriar la mezcla no la modifica, a diferencia de las unidades de concentración basadas en el volumen.
• Se convierte fácilmente en porcentaje. Multiplique la fracción molar por 100 para obtener el porcentaje molar. Una fracción molar de 0,25 equivale a 25 mol%.

Fracción molar y otras unidades de concentración

Los químicos utilizan varias formas de describir la cantidad de una sustancia presente en una mezcla:

• La molaridad es el número de moles de una sustancia por litro de disolución.
• La molalidad es el número de moles de una sustancia por kilogramo de disolvente.
• La fracción másica es la masa de una sustancia dividida por la masa total de la mezcla.

La fracción molar se diferencia de estas magnitudes porque cuenta partículas en lugar de masa o volumen. Esto la hace útil en situaciones en las que importa más el número de partículas que su masa, como en las leyes de los gases y la presión de vapor.

Dónde se utiliza la fracción molar

• La ley de Raoult utiliza la fracción molar de un disolvente para predecir cuánto reduce una sustancia disuelta su presión de vapor.
• La ley de Dalton de las presiones parciales establece que la presión parcial de un gas en una mezcla es igual a su fracción molar multiplicada por la presión total: Pᵢ = χᵢ × P_total.
• Las propiedades coligativas, como el aumento del punto de ebullición y el descenso del punto de congelación, dependen de la fracción molar de la sustancia disuelta.
• La preparación de disoluciones en laboratorios y en la industria suele especificar fracciones molares exactas para controlar las propiedades de una mezcla.

Preguntas frecuentes

¿Cuál es la diferencia entre la fracción molar y la fracción másica? La fracción molar compara el número de moles de cada componente. La fracción másica compara la masa de cada componente. Ambas solo son iguales cuando todos los componentes tienen la misma masa molar.

¿Puede una fracción molar ser mayor que 1? No. Una fracción molar no puede superar 1, ya que un componente no puede constituir más que la totalidad de la mezcla. En una mezcla real, las fracciones molares de todos los componentes suman exactamente 1.

¿Cómo convierto una fracción molar en un porcentaje? Multiplique la fracción molar por 100. Por ejemplo, una fracción molar de 0,15 equivale a 15 mol%.

¿Cómo determino la fracción molar si solo conozco la masa de cada componente? Convierta primero cada masa en moles, usando moles = masa ÷ masa molar. Después divida los moles de cada componente entre los moles totales para obtener su fracción molar.

¿Qué ocurre si un componente tiene cero moles? Su fracción molar es 0, lo que significa que no está presente en la mezcla. La calculadora gestiona este caso sin errores y el gráfico circular omite cualquier componente cuya fracción molar sea 0.

¿Se aplica la fracción molar tanto a los gases como a los líquidos? Sí. La fracción molar se aplica a mezclas en cualquier fase, incluidas las mezclas gaseosas, las disoluciones líquidas y las mezclas sólidas, como las aleaciones.