Calculadora de Fração Molar - Ferramenta Gratuita de Química Online

O que é fração molar?

A fração molar é uma forma de descrever quanto de uma mistura é composto por determinada substância. Ela compara o número de mols de um componente com o número total de mols de todas as substâncias da mistura. Um mol é simplesmente uma unidade para contar partículas, assim como “dúzia” significa 12. Esta calculadora encontra a fração molar de cada componente em uma solução ou mistura gasosa quando o número de mols de cada parte é conhecido.

Fórmula da fração molar

A fração molar de um componente é o número de mols desse componente dividido pelo número total de mols de todos os componentes juntos.

χᵢ = nᵢ / n_total

• χᵢ (qui) é a fração molar do componente i
• nᵢ é o número de mols do componente i
• n_total é a soma dos mols de todos os componentes da mistura

A fração molar não tem unidade, pois é a razão entre duas quantidades do mesmo tipo. Seu valor sempre fica entre 0 e 1. Um valor igual a 0 significa que o componente está ausente. Um valor igual a 1 significa que a mistura é composta somente por esse componente.

Como calcular a fração molar

1. Liste cada componente da mistura e o número de mols de cada um. Se a massa de um componente for conhecida em vez do número de mols, divida primeiro a massa pela massa molar da substância para obter os mols.
2. Some os mols de todos os componentes para obter o total de mols.
3. Divida os mols de um componente pelo total de mols. O resultado é a fração molar desse componente.
4. Repita o cálculo para cada componente. Em qualquer mistura real, a soma das frações molares de todos os componentes é igual a 1.

A calculadora desta página executa essas etapas automaticamente. Informe um nome e um valor em mols para cada componente; ela recalcula todas as frações molares assim que um valor é alterado. Ela aceita apenas números iguais ou maiores que zero, pois uma quantidade negativa de mols não tem significado físico; uma entrada negativa é sinalizada e considerada como 0.

Para cada componente, a tabela de resultados informa a fração molar com quatro casas decimais e o mesmo valor em porcentagem com duas casas decimais. Uma linha Total soma os valores em mols e as frações molares. Um gráfico de pizza abaixo da tabela mostra a participação de cada componente. Se todos os valores em mols estiverem em branco ou forem iguais a zero, o total será 0, nenhuma fração molar será definida e a calculadora exibirá um aviso solicitando valores, enquanto informa todas as frações como 0.

Exemplo resolvido: dois componentes

Uma solução contém 2,0 mols de etanol e 3,0 mols de água.

• Total de mols = 2,0 + 3,0 = 5,0
• Fração molar do etanol = 2,0 / 5,0 = 0,40
• Fração molar da água = 3,0 / 5,0 = 0,60

Verificação: 0,40 + 0,60 = 1,00, como esperado.

Exemplo resolvido: três componentes

Uma mistura gasosa contém 1,5 mol de nitrogênio, 0,5 mol de oxigênio e 0,2 mol de argônio.

• Total de mols = 1,5 + 0,5 + 0,2 = 2,2
• Fração molar do nitrogênio = 1,5 / 2,2 ≈ 0,682
• Fração molar do oxigênio = 0,5 / 2,2 ≈ 0,227
• Fração molar do argônio = 0,2 / 2,2 ≈ 0,091

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

Propriedades da fração molar

• Não tem unidade. É uma razão simples e, portanto, não possui unidade de medida.
• A soma é igual a um. Em qualquer mistura real, a soma das frações molares de todos os componentes é igual a 1.
• Varia de 0 a 1. Um componente que corresponde à mistura inteira tem fração molar igual a 1.
• Não depende da temperatura nem da pressão. Como a fração molar é uma razão entre quantidades, aquecer ou resfriar a mistura não a altera, ao contrário das unidades de concentração baseadas em volume.
• É facilmente convertida em porcentagem. Multiplique a fração molar por 100 para obter a porcentagem molar. Uma fração molar de 0,25 equivale a 25 mol%.

Fração molar e outras unidades de concentração

Os químicos usam várias formas de descrever a quantidade de uma substância presente em uma mistura:

• Molaridade é o número de mols de uma substância por litro de solução.
• Molalidade é o número de mols de uma substância por quilograma de solvente.
• Fração mássica é a massa de uma substância dividida pela massa total da mistura.

A fração molar difere dessas grandezas porque conta partículas, e não massa ou volume. Isso a torna útil em situações nas quais o número de partículas é mais importante que a massa, como nas leis dos gases e na pressão de vapor.

Onde a fração molar é usada

• A lei de Raoult usa a fração molar de um solvente para prever quanto uma substância dissolvida reduz a pressão de vapor do solvente.
• A lei de Dalton das pressões parciais afirma que a pressão parcial de um gás em uma mistura é igual à sua fração molar multiplicada pela pressão total: Pᵢ = χᵢ × P_total.
• As propriedades coligativas, como a elevação do ponto de ebulição e a diminuição do ponto de congelamento, dependem da fração molar da substância dissolvida.
• A preparação de soluções em laboratórios e na indústria frequentemente especifica frações molares exatas para controlar as propriedades de uma mistura.

Perguntas frequentes

Qual é a diferença entre fração molar e fração mássica?
A fração molar compara o número de mols de cada componente. A fração mássica compara a massa de cada componente. As duas são iguais somente quando todos os componentes têm a mesma massa molar.

Uma fração molar pode ser maior que 1?
Não. Uma fração molar não pode ser maior que 1, pois um componente não pode corresponder a mais do que a mistura inteira. Em uma mistura real, a soma das frações molares de todos os componentes é exatamente igual a 1.

Como converter uma fração molar em porcentagem?
Multiplique a fração molar por 100. Por exemplo, uma fração molar de 0,15 equivale a 15 mol%.

Como encontrar a fração molar quando conheço apenas a massa de cada componente?
Primeiro, converta cada massa em mols usando mols = massa ÷ massa molar. Depois, divida os mols de cada componente pelo total de mols para obter sua fração molar.

O que acontece se um componente tiver zero mols?
Sua fração molar será 0, o que significa que ele não está presente na mistura. A calculadora trata esse caso sem erro, e o gráfico de pizza omite qualquer componente cuja fração molar seja 0.

A fração molar se aplica a gases e líquidos?
Sim. A fração molar se aplica a misturas em qualquer fase, incluindo misturas gasosas, soluções líquidas e misturas sólidas, como ligas metálicas.