Calcolatore di Frazione Molare - Strumento Gratuito di Chimica Online

Che cos'è la frazione molare?

La frazione molare è un modo per descrivere quanta parte di una miscela è costituita da una particolare sostanza. Confronta il numero di moli di un componente con il numero totale di moli di tutto ciò che si trova nella miscela. La mole è semplicemente un'unità per contare le particelle, un po' come "dozzina" significa 12. Questo calcolatore trova la frazione molare di ciascun componente in una soluzione o in una miscela di gas quando è noto il numero di moli di ogni parte.

Formula della frazione molare

La frazione molare di un componente è il suo numero di moli diviso per il numero totale di moli di tutti i componenti insieme.

χᵢ = nᵢ / n_total

• χᵢ (chi) è la frazione molare del componente i
• nᵢ è il numero di moli del componente i
• n_total è la somma delle moli di tutti i componenti della miscela

La frazione molare non ha unità di misura, perché è il rapporto tra una quantità e un'altra quantità della stessa specie. Il suo valore è sempre compreso tra 0 e 1. Un valore di 0 indica che il componente è assente. Un valore di 1 indica che la miscela è costituita solo da quel componente.

Come calcolare la frazione molare

1. Elenca tutti i componenti della miscela e il numero di moli di ciascuno. Se di un componente è nota la massa e non le moli, dividi prima la massa per la massa molare della sostanza per ottenere le moli.
2. Somma le moli di tutti i componenti per ottenere il totale delle moli.
3. Dividi le moli di un componente per il totale delle moli. Il risultato è la frazione molare di quel componente.
4. Ripeti l'operazione per ogni componente. Le frazioni molari di tutti i componenti di una miscela sommano sempre a 1.

Il calcolatore di questa pagina esegue questi passaggi in automatico. Inserisci un nome e un valore in moli per ogni componente, e il calcolatore ricava ogni frazione molare non appena i valori cambiano. Accetta solo numeri pari a zero o positivi, perché una quantità negativa di moli non ha significato fisico.

Esempio svolto: due componenti

Una soluzione contiene 2,0 moli di etanolo e 3,0 moli di acqua.

• Moli totali = 2,0 + 3,0 = 5,0
• Frazione molare dell'etanolo = 2,0 / 5,0 = 0,40
• Frazione molare dell'acqua = 3,0 / 5,0 = 0,60

Verifica: 0,40 + 0,60 = 1,00, come previsto.

Esempio svolto: tre componenti

Una miscela di gas contiene 1,5 moli di azoto, 0,5 moli di ossigeno e 0,2 moli di argon.

• Moli totali = 1,5 + 0,5 + 0,2 = 2,2
• Frazione molare dell'azoto = 1,5 / 2,2 ≈ 0,682
• Frazione molare dell'ossigeno = 0,5 / 2,2 ≈ 0,227
• Frazione molare dell'argon = 0,2 / 2,2 ≈ 0,091

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

Proprietà della frazione molare

• Senza unità. È un semplice rapporto, quindi non ha unità di misura.
• Somma pari a uno. Le frazioni molari di tutti i componenti di una miscela sommano sempre a 1.
• Varia da 0 a 1. Un componente che costituisce l'intera miscela ha una frazione molare di 1.
• Non dipende da temperatura e pressione. Poiché la frazione molare è un rapporto tra quantità, riscaldare o raffreddare la miscela non la modifica, a differenza delle unità di concentrazione basate sul volume.
• Si converte facilmente in percentuale. Moltiplica la frazione molare per 100 per ottenere la percentuale molare. Una frazione molare di 0,25 equivale a 25 mol%.

Frazione molare e altre unità di concentrazione

I chimici usano diversi modi per descrivere quanta parte di una sostanza è presente in una miscela:

• La molarità è il numero di moli di una sostanza per litro di soluzione.
• La molalità è il numero di moli di una sostanza per chilogrammo di solvente.
• La frazione di massa è la massa di una sostanza divisa per la massa totale della miscela.

La frazione molare si distingue da queste perché conta le particelle e non la massa o il volume. Per questo è utile nelle situazioni in cui il numero di particelle conta più della loro massa, come le leggi dei gas e la tensione di vapore.

Dove si usa la frazione molare

• La legge di Raoult stabilisce che la tensione di vapore di un solvente è uguale alla sua frazione molare moltiplicata per la tensione di vapore del solvente puro. Permette di prevedere di quanto una sostanza disciolta abbassa la tensione di vapore.
• La legge di Dalton delle pressioni parziali stabilisce che la pressione parziale di un gas in una miscela è uguale alla sua frazione molare moltiplicata per la pressione totale: Pᵢ = χᵢ × P_total.
• Le proprietà colligative, come l'innalzamento ebullioscopico e l'abbassamento crioscopico, dipendono solo dalla quantità di soluto disciolto e non dalla sua natura. La frazione molare è un modo per esprimere tale quantità.
• La preparazione di soluzioni in laboratorio e nell'industria richiede spesso frazioni molari esatte per controllare le proprietà di una miscela.

Domande frequenti

Qual è la differenza tra frazione molare e frazione di massa? La frazione molare confronta il numero di moli di ciascun componente. La frazione di massa confronta la massa di ciascun componente. Le due coincidono solo quando tutti i componenti hanno la stessa massa molare.

Una frazione molare può essere maggiore di 1? No. Una frazione molare non può superare 1, perché un componente non può costituire più dell'intera miscela. Le frazioni molari di tutti i componenti sommano sempre esattamente a 1.

Come si converte la frazione molare in percentuale? Moltiplica la frazione molare per 100. Per esempio, una frazione molare di 0,15 equivale a 15 mol%.

Come si trova la frazione molare quando si conosce solo la massa di ciascun componente? Converti prima ogni massa in moli, usando moli = massa ÷ massa molare. Poi dividi le moli di ciascun componente per il totale delle moli per ottenere la sua frazione molare.

Che cosa succede se un componente ha zero moli? La sua frazione molare è 0, il che significa che non è realmente presente nella miscela. Il calcolatore gestisce questo caso senza errori.

La frazione molare vale anche per i gas e non solo per i liquidi? Sì. La frazione molare si applica alle miscele in qualsiasi fase, comprese le miscele di gas, le soluzioni liquide e le miscele solide come le leghe.

Riferimenti

1. National Institute of Standards and Technology. NIST Guide to the SI, Chapter 8: Comments on Some Quantities and Their Units. NIST SP 811, capitolo 8 — la frazione molare x_B = n_B/n è una grandezza di dimensione uno; quantità di sostanza da massa e massa molare.
2. OpenStax (Rice University). Chemistry 2e, 9.3 Stoichiometry of Gaseous Substances, Mixtures, and Reactions. Chemistry 2e, sezione 9.3 — legge di Dalton e P_A = X_A × P_total.
3. OpenStax (Rice University). Chemistry 2e, 11.4 Colligative Properties. Chemistry 2e, sezione 11.4 — legge di Raoult e definizione delle proprietà colligative.