Contenu
- TL; DR (Trop long; n'a pas lu)
- Définition d'une taupe
- Utilisation de l'équation de la fraction molaire
- Exemple de fraction de taupe
Lors de l'analyse des solutions, les chimistes mesurent les concentrations de composants en moles. La fraction molaire d'un soluté est le rapport entre le nombre de moles de ce soluté et le nombre total de moles de soluté et de solvant en solution. Parce que c'est un rapport de moles à moles, la fraction molaire est un nombre sans dimension, et bien sûr, elle est toujours inférieure à un.
La formule de la fraction molaire est simple. Quelle que soit la solution, la fraction molaire du soluté A est = (moles de A) (moles totales) et la fraction molaire du solvant = (moles de solvant) (moles totales). Dans certaines situations, le nombre de taupes peut ne pas vous être communiqué directement. Vous pouvez le calculer si vous connaissez les formules chimiques des composés et leurs poids ou volumes. Pour ce faire, il est utile de savoir ce qu'est une taupe.
TL; DR (Trop long; n'a pas lu)
La formule de la fraction molaire pour une solution contenant un ou plusieurs solutés est la suivante: Fraction molaire de chaque soluté = Nombre de moles de ce soluté divisé par le nombre total de moles de tous les solutés et du solvant.
Définition d'une taupe
Chaque élément du tableau périodique a une masse caractéristique et, de ce fait, chaque composé a également une masse caractéristique. Au niveau atomique, la masse est mesurée en unités de masse atomique, mais les chimistes ont besoin d'un moyen d'exprimer la masse en termes macroscopiques. À cette fin, ils définissent une mole de tout élément ou composé sous la forme d'un nombre d'Avogadros (6,022 × 1023) d'atomes ou de molécules. La masse de ces nombreuses particules, mesurée en grammes, est le même nombre que la masse moléculaire, mesurée en unités de masse atomique.
La définition d'une mole est donc la masse de tout composé, mesurée en grammes, égale aux masses des éléments composants mesurées en unités de masse atomique. Pour calculer le nombre de moles d'un composé que vous avez sous la main, vous divisez la masse par la masse d'une mole du composé, que vous pouvez calculer à partir du tableau périodique.
Utilisation de l'équation de la fraction molaire
La formule de la fraction molaire est particulièrement facile à comprendre et à utiliser si vous connaissez le nombre de moles de tous les solutés et du solvant.Par exemple, supposons que vous avez 2 moles de tétrachlorure de carbone (CCl4), 3 moles de benzène (C6H6) et 4 moles d’acétone (C3H6O) Le nombre total de moles en solution est de 9. L'équation de la fraction molaire vous indique que la fraction molaire du tétrachlorure de carbone est de 2/9 = 0,22. De même, la fraction molaire du benzène est 3/9 = 0,33 et la fraction molaire de l'acétone est 4/9 = 0,44.
Les choses se compliquent si vous ne connaissez que la masse d'un ou de plusieurs composants d'une solution, mais seulement un peu plus. Tout ce que vous avez à faire est de convertir la masse du composant en nombre de moles. C’est un problème arithmétique simple, pour autant que vous connaissiez la formule chimique.
Exemple de fraction de taupe
Supposez que vous dissolvez 77 grammes de tétrachlorure de carbone (CCl4) dans 78 grammes d'acétone (C3H6O) Quelles sont les fractions molaires de chaque composé dans la solution?
Résistez à la tentation de diviser la masse de tétrachlorure de carbone par celle d’acétone. Étant donné qu'ils sont presque identiques, le résultat serait 0,5 pour chaque composé, ce qui donnerait un résultat incorrect pour l'acétone. Tout d'abord, vous devez convertir les masses en nombre de moles de chaque composé et, pour ce faire, vous devez rechercher les masses atomiques de chacun des éléments du tableau périodique.
La masse atomique de carbone est de 12,0 amu (arrondie à la première décimale) et celle de chlore est de 35,5 amu. Une mole de tétrachlorure de carbone pèse donc 154 grammes. Vous avez 77 grammes, ce qui correspond à 77/154 = 0,5 mole.
Notant que la masse atomique de l'hydrogène est de 1 amu et celle de l'oxygène de 16 amu, la masse molaire de l'acétone est de 58 grammes. Vous avez 78 grammes, ce qui correspond à 1,34 mole. Cela signifie que le nombre total de moles en solution est de 1,84. Vous êtes maintenant prêt à calculer les fractions molaires à l'aide de l'équation des fractions molaires.
Fraction molaire de tétrachlorure de carbone = 0,5 mole / 1,84 mole = 0,27
Fraction molaire d'acétone = 1,34 mole / 1,84 mole = 0,73