Fração molar: como é calculada, exemplos, exercícios - Ciência - 2023

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o Fração molar É uma forma de expressar a concentração dos elementos presentes em um composto, ou a concentração de um composto em uma mistura.

A fração molar dos elementos de um composto é definida como um quociente entre o número de moles de cada um dos diferentes elementos presentes no composto e o número total de moles deles.

Por exemplo: se um composto tem um elemento A e um elemento B, a fração molar de A é o número de moles de A dividido pelo número de moles de A mais o número de moles de B. Da mesma forma, para a fração molar de B A mesma operação é realizada, mas colocando as toupeiras de B.

Esta operação está representada na imagem acima. A soma das frações molares é igual a 1 (um). A fração molar é um número adimensional (adimensional). Muitas leis podem ser expressas em termos deles, como a Lei de Dalton.

Características e símbolo

O valor da fração molar é independente da temperatura e em uma mistura de gases ideal pode ser usado para calcular as pressões parciais de cada um dos gases presentes na mistura de gases; conforme declarado na lei de Dalton.

A fração molar é geralmente representada ou simbolizada por um X maiúsculo (X) no lado direito do qual, como um subscrito, o símbolo do elemento ou a fórmula composta é colocado se houver uma mistura de compostos.

Como é calculado

Se o número de moles for conhecido para cada um dos elementos que compõem um determinado composto, somar os moles dos elementos pode dar o número total de moles que existem no composto.

Em seguida, para obter a fração molar de cada elemento, o número de seus moles é dividido pelo número total de moles presentes no composto. A soma dos valores da fração molar dos diferentes elementos é igual à unidade (1).

Exemplos

A seguir estão exemplos de uso da fração molar.

Exemplo 1

A molalidade de uma solução, expressa em moles de soluto por quilograma de água, pode ser transformada na fração molar do soluto. Para isso, os 1.000 g de água são convertidos em moles de água, simplesmente dividindo-se a massa de 1.000 g de água pelo peso molecular da água (18 g / mol).

Em seguida, dividindo o número de moles do soluto pelo número de moles de água mais aqueles do soluto, a fração molar do soluto será obtida.

Por exemplo, a substância A tem uma molalidade de 0,03 m. Isso significa que você tem 0,3 moles de A dissolvido em um quilograma de água. Um quilograma de água corresponde a 55,55 moles de água (1.000 g ÷ 18g / mol). Assim, a fração molar de A torna-se:

X (A) ou X_PARA = 0,03 ÷ (55,55 + 0,03)

= 0,0005398 ou 5,398 10^-4

Exemplo 2

Cálculo das pressões parciais dos gases em função das suas frações molares. A Lei das Pressões Parciais foi enunciada por Dalton e indica que em uma mistura de gases cada gás exerce sua pressão como se ocupasse todo o volume da mistura de gases.

A pressão total da mistura de gases é a soma das pressões exercidas, separadamente, por cada um dos gases que fazem parte da mistura de gases.

A atmosfera é composta principalmente por uma mistura de quatro gases: nitrogênio, oxigênio, dióxido de carbono e vapor de água, cada um exercendo as seguintes pressões parciais separadamente:

Nitrogênio: 596 mmHg

Oxigênio: 158 mmHg

Dióxido de carbono: 0,3 mmHg

Vapor de água: 5,7 mmHg.

O que produz um valor de pressão atmosférica de 760 mmHg. Usando essas pressões de gás, os seguintes valores de suas frações molares podem ser calculados:

Azoto

X_N2= 596 mmHg / 760 mmHg

= 0,7842

Oxigênio

X_O2 = 158 mmHg / 760 mmHg

= 0,2079

Dióxido de carbono

X_CO2= 0,3 mmHg / 760 mmHg

= 0,00039

Vapor de água

X_H2O = 5,7 mmHg / 760 mmHg

= 0,075

Reciprocamente, a pressão parcial de cada um dos gases presentes em uma mistura pode ser calculada multiplicando o valor de sua fração molar pela pressão total exercida pela mistura gasosa.

Exercícios

Exercício 1

Qual é a fração molar de uma solução de metanol (CH₃OH) e água (H₂O) contendo 145 g de CH₃OH e 120 g de H₂OU? Pesos moleculares: CH₃OH = 32 g / mol e água = 18 g / mol.

Primeiro calculamos os moles de metanol e água:

Moles de CH₃OH = 145 g · 1 mol CH₃OH ÷ 32 g CH₃Oh

= 4,53 mol CH₃Oh

Moles de H₂O = 120 g · 1 mol de H₂O ÷ 18 g de H₂OU

= 6,67 mol H₂OU

Em seguida, calculamos os moles totais:

Moles totais de CH₃OH e H₂O = 4,53 + 6,67

= 11,2 moles

E assim determinamos as frações molares de metanol e água:

X (CH₃OH) = 4,53 moles / 11,2 moles

= 0,404

X (H₂O) = 6,67 moles / 11,2 moles

= 0,596

Exercício 2

Uma mistura de 1,56 moles de nitrogênio (N₂) e 1,2 moles de oxigênio (O₂) exerce uma pressão de 0,8 atmosferas (atm). Calcule a pressão parcial exercida por cada um dos gases.

O primeiro passo para resolver o problema é o cálculo das frações molares dos gases. Em uma segunda etapa, são obtidas as pressões parciais exercidas pelos gases, multiplicando sua fração molar pela pressão total exercida pela mistura de gases.

Fração molar de nitrogênio:

X_N2 = 1,56 moles / (1,56 moles + 1,2 moles)

= 0,565

Fração molar de oxigênio:

X_O2 = 1,2 moles / (1,56 moles + 1,2 moles)

= 0,435

E finalmente calculamos as pressões parciais de cada gás:

P_N2= X_N2 P_T

= 0,5650,8 atm

= 0,452 atm

P_O2= X_O2 P_t

= 0,435 · 0,8 atm

= 0,348 atm

Exercício 3

Qual é a fração molar de formaldeído (CH₂O) se 23 g do composto são dissolvidos em 4 moles de tetracloreto de carbono (CCl₄)? Peso molecular CH₂O = 30,03 g / mol.

Primeiro calculamos os moles de formaldeído:

Moles CH₂O = 23 g CH₂O 1 mol CH₂O ÷ 30,03 g CH₂OU

= 0,766 moles

E para o segundo calculamos a fração molar:

X_CH2OH= 0,766 moles CH₂OH / (0,766 mol CH₂OH + 4 moles CCl₄)

= 0,161

Referências

Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Química. (8ª ed.). CENGAGE Learning.
Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (11 de fevereiro de 2020). O que é uma fração Mole? Recuperado de: Thoughtco.com
Wikipedia. (2020). Fração molar. Recuperado de: en.wikipedia.org
Fundação CK-12. (16 de outubro de 2019). Fração molar. Chemistry LibreTexts. Recuperado de: chem.libretexts.org
Chris Deziel. (2018, 12 de novembro). Como calcular uma fração molar. Recuperado de: sciencing.com