Калькулятор мольної частки - безкоштовний онлайн-інструмент для хімії

Що таке мольна частка?

Мольна частка — це спосіб описати, яка частина суміші припадає на певну речовину. Вона порівнює кількість молів одного компонента із загальною кількістю молів усіх речовин у суміші. Моль — це просто одиниця лічби частинок, подібно до того, як «дюжина» означає 12. Цей калькулятор визначає мольну частку кожного компонента в розчині або газовій суміші, якщо відома кількість молів кожної складової.

Формула мольної частки

Мольна частка компонента дорівнює кількості його молів, поділеній на загальну кількість молів усіх компонентів разом.

χᵢ = nᵢ / n_total

• χᵢ (хі) — мольна частка компонента i
• nᵢ — кількість молів компонента i
• n_total — сума кількостей молів усіх компонентів суміші

Мольна частка не має одиниці вимірювання, оскільки є відношенням однієї кількості до іншої кількості того самого виду. Її значення завжди перебуває між 0 і 1. Значення 0 означає, що компонент відсутній. Значення 1 означає, що суміш складається лише з цього компонента.

Як обчислити мольну частку

1. Перелічіть усі компоненти суміші та кількість молів кожного з них. Якщо замість кількості молів відома маса компонента, спочатку поділіть масу на молярну масу речовини, щоб отримати кількість молів.
2. Додайте кількості молів усіх компонентів, щоб отримати загальну кількість молів.
3. Поділіть кількість молів одного компонента на загальну кількість молів. Результат є мольною часткою цього компонента.
4. Повторіть обчислення для кожного компонента. У будь-якій реальній суміші мольні частки всіх компонентів у сумі дорівнюють 1.

Калькулятор на цій сторінці автоматично виконує ці кроки. Введіть назву та кількість молів для кожного компонента — і він перераховуватиме всі мольні частки щоразу, коли змінюється значення. Приймаються лише нульові або додатні числа, оскільки від’ємна кількість молів не має фізичного змісту; від’ємне значення позначається як помилкове та враховується як 0.

Для кожного компонента таблиця результатів показує мольну частку з точністю до чотирьох знаків після коми та те саме значення у відсотках із точністю до двох знаків після коми. Рядок «Разом» підсумовує кількості молів і мольні частки. Кругова діаграма під таблицею показує частку кожного компонента. Якщо всі значення кількості молів порожні або дорівнюють нулю, загальна кількість дорівнює 0, мольна частка не визначена, і калькулятор показує повідомлення із запитом ввести значення, водночас відображаючи кожну частку як 0.

Приклад розв’язання: два компоненти

Розчин містить 2,0 моля етанолу та 3,0 моля води.

• Загальна кількість молів = 2,0 + 3,0 = 5,0
• Мольна частка етанолу = 2,0 / 5,0 = 0,40
• Мольна частка води = 3,0 / 5,0 = 0,60

Перевірка: 0,40 + 0,60 = 1,00, як і очікувалося.

Приклад розв’язання: три компоненти

Газова суміш містить 1,5 моля азоту, 0,5 моля кисню та 0,2 моля аргону.

• Загальна кількість молів = 1,5 + 0,5 + 0,2 = 2,2
• Мольна частка азоту = 1,5 / 2,2 ≈ 0,682
• Мольна частка кисню = 0,5 / 2,2 ≈ 0,227
• Мольна частка аргону = 0,2 / 2,2 ≈ 0,091

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

Властивості мольної частки

• Не має одиниць вимірювання. Це звичайне відношення, тому воно не має одиниці вимірювання.
• У сумі дорівнює одиниці. У будь-якій реальній суміші мольні частки всіх компонентів у сумі дорівнюють 1.
• Має значення від 0 до 1. Компонент, який становить усю суміш, має мольну частку 1.
• Не залежить від температури або тиску. Оскільки мольна частка є відношенням кількостей речовини, нагрівання або охолодження суміші не змінює її, на відміну від концентрацій, що визначаються на основі об’єму.
• Легко перетворюється на відсоток. Помножте мольну частку на 100, щоб отримати молярний відсоток. Мольна частка 0,25 дорівнює 25 mol%.

Мольна частка та інші одиниці концентрації

Хіміки використовують кілька способів описати вміст речовини в суміші:

• Молярність — це кількість молів речовини на літр розчину.
• Моляльність — це кількість молів речовини на кілограм розчинника.
• Масова частка — це маса речовини, поділена на загальну масу суміші.

Мольна частка відрізняється від цих величин, оскільки враховує кількість частинок, а не масу чи об’єм. Це робить її корисною в ситуаціях, де кількість частинок важливіша за їхню масу, наприклад у газових законах і під час визначення тиску насиченої пари.

Де використовують мольну частку

• Закон Рауля використовує мольну частку розчинника, щоб передбачити, наскільки розчинена речовина знижує тиск її насиченої пари.
• Закон Дальтона для парціальних тисків стверджує, що парціальний тиск газу в суміші дорівнює його мольній частці, помноженій на загальний тиск: Pᵢ = χᵢ × P_total.
• Колігативні властивості, як-от підвищення температури кипіння та зниження температури замерзання, залежать від мольної частки розчиненої речовини.
• Приготування розчинів у лабораторіях і промисловості часто передбачає точні мольні частки для керування властивостями суміші.

Поширені запитання

У чому різниця між мольною та масовою часткою? Мольна частка порівнює кількість молів кожного компонента. Масова частка порівнює масу кожного компонента. Ці дві величини рівні лише тоді, коли всі компоненти мають однакову молярну масу.

Чи може мольна частка бути більшою за 1? Ні. Мольна частка не може перевищувати 1, оскільки компонент не може становити більше, ніж уся суміш. У реальній суміші мольні частки всіх компонентів у сумі точно дорівнюють 1.

Як перетворити мольну частку на відсоток? Помножте мольну частку на 100. Наприклад, мольна частка 0,15 дорівнює 15 mol%.

Як знайти мольну частку, якщо відома лише маса кожного компонента? Спочатку перетворіть масу кожного компонента на кількість молів, використовуючи формулу: кількість молів = маса ÷ молярна маса. Потім поділіть кількість молів кожного компонента на загальну кількість молів, щоб отримати його мольну частку.

Що відбувається, якщо компонент має нульову кількість молів? Його мольна частка дорівнює 0, тобто він відсутній у суміші. Калькулятор обробляє це без помилки, а кругова діаграма не показує компоненти, мольна частка яких дорівнює 0.

Чи застосовується мольна частка до газів так само, як до рідин? Так. Мольна частка застосовується до сумішей у будь-якій фазі, зокрема до газових сумішей, рідких розчинів і твердих сумішей, таких як сплави.