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 formado por uma substância em particular. Ela compara o número de mols de um componente com o número total de mols de tudo o que há na mistura. O mol é simplesmente uma unidade para contar partículas, assim como "dúzia" significa 12. Esta calculadora encontra a fração molar de cada componente de 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 seu número de mols dividido pelo 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, porque é a razão entre uma quantidade e outra quantidade da mesma natureza. Seu valor fica sempre entre 0 e 1. Um valor de 0 significa que o componente está ausente. Um valor de 1 significa que a mistura é só esse componente.

Como calcular a fração molar

1. Liste todos os componentes da mistura e o número de mols de cada um. Se a massa de um componente for conhecida no lugar dos 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 processo para cada componente. As frações molares de todos os componentes de uma mistura sempre somam 1.

A calculadora desta página faz essas etapas automaticamente. Informe um nome e um valor em mols para cada componente, e ela calcula todas as frações molares assim que os valores mudam. Ela só aceita números iguais a zero ou positivos, pois uma quantidade negativa de mols não tem significado físico.

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

• Sem unidades. É uma razão simples e, por isso, não tem unidade de medida.
• A soma é um. As frações molares de todos os componentes de uma mistura sempre somam 1.
• Varia de 0 a 1. Um componente que forma a 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.
• Converte-se facilmente em porcentagem. Multiplique a fração molar por 100 para obter a porcentagem em mols. Uma fração molar de 0,25 equivale a 25 mol%.

Fração molar e outras unidades de concentração

Os químicos usam várias formas de descrever quanto de uma substância há em uma mistura:

• A molaridade é o número de mols de uma substância por litro de solução.
• A molalidade é o número de mols de uma substância por quilograma de solvente.
• A fração mássica é a massa de uma substância dividida pela massa total da mistura.

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

Onde a fração molar é usada

• A lei de Raoult estabelece que a pressão de vapor de um solvente é igual à sua fração molar vezes a pressão de vapor do solvente puro. Isso permite prever quanto uma substância dissolvida reduz a pressão de vapor.
• A lei de Dalton das pressões parciais estabelece 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 o aumento do ponto de ebulição e o abaixamento do ponto de congelamento, dependem apenas da quantidade de soluto dissolvido, e não de sua natureza. A fração molar é uma forma de expressar essa quantidade.
• O preparo de soluções em laboratórios e na indústria costuma especificar 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 só são iguais quando todos os componentes têm a mesma massa molar.

Uma fração molar pode ser maior que 1? Não. Uma fração molar não pode passar de 1, pois um componente não pode ser mais do que a mistura inteira. As frações molares de todos os componentes sempre somam exatamente 1.

Como converter a 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 só se conhece a massa de cada componente? Converta primeiro cada massa em mols, usando mols = massa ÷ massa molar. Depois divida os mols de cada componente pelo total de mols para obter a sua fração molar.

O que acontece se um componente tiver zero mol? Sua fração molar é 0, o que significa que ele não está presente na mistura. A calculadora trata esse caso sem erro.

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

Referências

1. National Institute of Standards and Technology. NIST Guide to the SI, Chapter 8: Comments on Some Quantities and Their Units. NIST SP 811, capítulo 8 — a fração molar x_B = n_B/n é uma grandeza de dimensão um; quantidade de matéria a partir da massa e da massa molar.
2. OpenStax (Rice University). Chemistry 2e, 9.3 Stoichiometry of Gaseous Substances, Mixtures, and Reactions. Chemistry 2e, seção 9,3 — lei de Dalton e P_A = X_A × P_total.
3. OpenStax (Rice University). Chemistry 2e, 11.4 Colligative Properties. Chemistry 2e, seção 11,4 — lei de Raoult e a definição de propriedades coligativas.