เครื่องคำนวณเศษส่วนโมล - เครื่องมือเคมีออนไลน์ฟรี

เศษส่วนโมลคืออะไร?

เศษส่วนโมลเป็นวิธีอธิบายว่าสารชนิดใดชนิดหนึ่งมีสัดส่วนเท่าใดในสารผสม โดยเปรียบเทียบจำนวนโมลขององค์ประกอบหนึ่งกับจำนวนโมลรวมของสารทั้งหมดในสารผสม โมลเป็นเพียงหน่วยสำหรับนับอนุภาค เช่นเดียวกับที่คำว่า “โหล” หมายถึง 12 เครื่องมือนี้คำนวณเศษส่วนโมลของแต่ละองค์ประกอบในสารละลายหรือสารผสมของแก๊ส เมื่อทราบจำนวนโมลของแต่ละส่วนแล้ว

สูตรเศษส่วนโมล

เศษส่วนโมลขององค์ประกอบหนึ่งเท่ากับจำนวนโมลขององค์ประกอบนั้นหารด้วยจำนวนโมลรวมขององค์ประกอบทั้งหมด

χᵢ = nᵢ / n_total

• χᵢ (ไค) คือเศษส่วนโมลขององค์ประกอบที่ i
• nᵢ คือจำนวนโมลขององค์ประกอบที่ i
• n_total คือผลรวมจำนวนโมลขององค์ประกอบทุกชนิดในสารผสม

เศษส่วนโมลไม่มีหน่วย เนื่องจากเป็นอัตราส่วนของปริมาณสองค่าที่มีชนิดเดียวกัน ค่าของเศษส่วนโมลจะอยู่ระหว่าง 0 ถึง 1 เสมอ ค่า 0 หมายความว่าไม่มีองค์ประกอบนั้นอยู่ ส่วนค่า 1 หมายความว่าสารผสมนั้นประกอบด้วยองค์ประกอบนั้นเพียงชนิดเดียว

วิธีคำนวณเศษส่วนโมล

1. ระบุองค์ประกอบทุกชนิดในสารผสมและจำนวนโมลของแต่ละชนิด หากทราบมวลขององค์ประกอบแทนจำนวนโมล ให้หารมวลด้วยมวลโมลาร์ของสารนั้นก่อนเพื่อหาจำนวนโมล
2. รวมจำนวนโมลขององค์ประกอบทั้งหมดเพื่อหาจำนวนโมลรวม
3. หารจำนวนโมลขององค์ประกอบหนึ่งด้วยจำนวนโมลรวม ผลลัพธ์คือเศษส่วนโมลขององค์ประกอบนั้น
4. ทำซ้ำสำหรับองค์ประกอบแต่ละชนิด ในสารผสมจริง เศษส่วนโมลขององค์ประกอบทั้งหมดจะรวมกันได้ 1

เครื่องคำนวณในหน้านี้ทำขั้นตอนเหล่านี้โดยอัตโนมัติ ให้ป้อนชื่อและค่าจำนวนโมลของแต่ละองค์ประกอบ แล้วเครื่องจะคำนวณเศษส่วนโมลทั้งหมดใหม่ทันทีที่มีการเปลี่ยนค่า เครื่องรับเฉพาะตัวเลขศูนย์หรือจำนวนบวก เนื่องจากจำนวนโมลติดลบไม่มีความหมายทางกายภาพ ค่าที่ป้อนติดลบจะถูกทำเครื่องหมายและนับเป็น 0

สำหรับแต่ละองค์ประกอบ ตารางผลลัพธ์จะแสดงเศษส่วนโมลเป็นทศนิยมสี่ตำแหน่ง และแสดงค่าเดียวกันเป็นเปอร์เซ็นต์ทศนิยมสองตำแหน่ง แถว Total จะแสดงผลรวมของจำนวนโมลและเศษส่วนโมล แผนภูมิวงกลมใต้ตารางแสดงสัดส่วนของแต่ละองค์ประกอบ หากค่าจำนวนโมลทุกค่าถูกเว้นว่างหรือเป็นศูนย์ ผลรวมจะเป็น 0 จึงไม่สามารถกำหนดเศษส่วนโมลได้ และเครื่องคำนวณจะแสดงข้อความแจ้งให้ป้อนค่า พร้อมรายงานเศษส่วนทุกค่าเป็น 0

ตัวอย่างการคำนวณ: องค์ประกอบสองชนิด

สารละลายหนึ่งประกอบด้วยเอทานอล 2.0 โมล และน้ำ 3.0 โมล

• จำนวนโมลรวม = 2.0 + 3.0 = 5.0
• เศษส่วนโมลของเอทานอล = 2.0 / 5.0 = 0.40
• เศษส่วนโมลของน้ำ = 3.0 / 5.0 = 0.60

ตรวจสอบ: 0.40 + 0.60 = 1.00 ซึ่งเป็นไปตามที่คาดไว้

ตัวอย่างการคำนวณ: องค์ประกอบสามชนิด

สารผสมของแก๊สประกอบด้วยไนโตรเจน 1.5 โมล ออกซิเจน 0.5 โมล และอาร์กอน 0.2 โมล

• จำนวนโมลรวม = 1.5 + 0.5 + 0.2 = 2.2
• เศษส่วนโมลของไนโตรเจน = 1.5 / 2.2 ≈ 0.682
• เศษส่วนโมลของออกซิเจน = 0.5 / 2.2 ≈ 0.227
• เศษส่วนโมลของอาร์กอน = 0.2 / 2.2 ≈ 0.091

ตรวจสอบ: 0.682 + 0.227 + 0.091 = 1.000

สมบัติของเศษส่วนโมล

• ไม่มีหน่วย เป็นเพียงอัตราส่วน จึงไม่มีหน่วยวัด
• ผลรวมเท่ากับหนึ่ง ในสารผสมจริง เศษส่วนโมลขององค์ประกอบทุกชนิดจะรวมกันได้ 1
• มีค่าตั้งแต่ 0 ถึง 1 องค์ประกอบที่ประกอบเป็นสารผสมทั้งหมดจะมีเศษส่วนโมลเท่ากับ 1
• ไม่ขึ้นกับอุณหภูมิหรือความดัน เนื่องจากเศษส่วนโมลเป็นอัตราส่วนของปริมาณ การให้ความร้อนหรือการทำให้สารผสมเย็นลงจึงไม่ทำให้ค่าเปลี่ยนแปลง ต่างจากหน่วยความเข้มข้นที่อาศัยปริมาตร
• แปลงเป็นเปอร์เซ็นต์ได้ง่าย คูณเศษส่วนโมลด้วย 100 เพื่อให้ได้เปอร์เซ็นต์โดยโมล เศษส่วนโมล 0.25 เท่ากับ 25 mol%

เศษส่วนโมลกับหน่วยความเข้มข้นอื่น

นักเคมีใช้วิธีหลายรูปแบบในการอธิบายว่าสารชนิดหนึ่งมีอยู่ในสารผสมมากน้อยเพียงใด:

• โมลาริตี คือจำนวนโมลของสารต่อสารละลายหนึ่งลิตร
• โมแลลิตี คือจำนวนโมลของสารต่อตัวทำละลายหนึ่งกิโลกรัม
• เศษส่วนมวล คือมวลของสารหารด้วยมวลรวมของสารผสม

เศษส่วนโมลแตกต่างจากปริมาณเหล่านี้ เพราะนับจำนวนอนุภาคแทนมวลหรือปริมาตร จึงมีประโยชน์ในกรณีที่จำนวนอนุภาคสำคัญกว่ามวลของอนุภาค เช่น ในกฎของแก๊สและความดันไอ

การใช้เศษส่วนโมล

• กฎของราอูลต์ ใช้เศษส่วนโมลของตัวทำละลายเพื่อทำนายว่าสารที่ละลายอยู่จะลดความดันไอของตัวทำละลายลงมากเพียงใด
• กฎความดันย่อยของดอลตัน ระบุว่าความดันย่อยของแก๊สในสารผสมเท่ากับเศษส่วนโมลของแก๊สนั้นคูณด้วยความดันรวม: Pᵢ = χᵢ × P_total
• สมบัติคอลลิเกทีฟ เช่น การเพิ่มขึ้นของจุดเดือดและการลดลงของจุดเยือกแข็ง ขึ้นอยู่กับเศษส่วนโมลของสารที่ละลาย
• การเตรียมสารละลาย ในห้องปฏิบัติการและอุตสาหกรรมมักกำหนดเศษส่วนโมลที่แน่นอนเพื่อควบคุมสมบัติของสารผสม

คำถามที่พบบ่อย

เศษส่วนโมลกับเศษส่วนมวลแตกต่างกันอย่างไร เศษส่วนโมลเปรียบเทียบจำนวนโมลของแต่ละองค์ประกอบ ส่วนเศษส่วนมวลเปรียบเทียบมวลของแต่ละองค์ประกอบ ค่าทั้งสองจะเท่ากันก็ต่อเมื่อองค์ประกอบทั้งหมดมีมวลโมลาร์เท่ากัน

เศษส่วนโมลมีค่ามากกว่า 1 ได้หรือไม่ ไม่ได้ เศษส่วนโมลไม่สามารถมากกว่า 1 ได้ เพราะองค์ประกอบหนึ่งไม่สามารถมีสัดส่วนเกินกว่าสารผสมทั้งหมด ในสารผสมจริง เศษส่วนโมลขององค์ประกอบทั้งหมดจะรวมกันเท่ากับ 1 พอดี

จะแปลงเศษส่วนโมลเป็นเปอร์เซ็นต์ได้อย่างไร คูณเศษส่วนโมลด้วย 100 ตัวอย่างเช่น เศษส่วนโมล 0.15 เท่ากับ 15 mol%

จะหาเศษส่วนโมลได้อย่างไรเมื่อทราบเฉพาะมวลของแต่ละองค์ประกอบ แปลงมวลของแต่ละองค์ประกอบเป็นจำนวนโมลก่อน โดยใช้จำนวนโมล = มวล ÷ มวลโมลาร์ จากนั้นหารจำนวนโมลของแต่ละองค์ประกอบด้วยจำนวนโมลรวมเพื่อหาเศษส่วนโมล

จะเกิดอะไรขึ้นหากองค์ประกอบหนึ่งมีจำนวนโมลเป็นศูนย์ เศษส่วนโมลขององค์ประกอบนั้นคือ 0 หมายความว่าองค์ประกอบนั้นไม่มีอยู่ในสารผสม เครื่องคำนวณจัดการกรณีนี้ได้โดยไม่เกิดข้อผิดพลาด และแผนภูมิวงกลมจะไม่แสดงองค์ประกอบใดก็ตามที่มีเศษส่วนโมลเป็น 0

เศษส่วนโมลใช้กับแก๊สเช่นเดียวกับของเหลวได้หรือไม่ ได้ เศษส่วนโมลใช้ได้กับสารผสมในทุกสถานะ รวมถึงสารผสมของแก๊ส สารละลายของเหลว และสารผสมของของแข็ง เช่น โลหะผสม