Inhalt
- TL; DR (zu lang; nicht gelesen)
- Definition eines Maulwurfs
- Verwenden der Molenbruchgleichung
- Beispiel für ein Molenbruchproblem
Bei der Analyse von Lösungen messen Chemiker die Konzentration von Bestandteilen in Mol. Der Molenbruch eines gelösten Stoffes ist das Verhältnis der Anzahl der Molen dieses gelösten Stoffes zur Gesamtzahl der Molen des gelösten Stoffes und des Lösungsmittels in Lösung. Weil es ein Verhältnis von Mol zu Mol ist, ist der Molenbruch eine dimensionslose Zahl, und natürlich ist er immer kleiner als eins.
Die Molenbruchformel ist einfach. In jeder Lösung ist der Molenbruch des gelösten Stoffes A = (Mol A) ÷ (Gesamtmol) und der Molenbruch des Lösungsmittels = (Mol Lösungsmittel) ÷ (Gesamtmol). In einigen Situationen kann es vorkommen, dass Sie die Anzahl der Mole nicht direkt erhalten. Sie können es berechnen, wenn Sie die chemischen Formeln der Verbindungen und ihre Gewichte oder Volumina kennen. Dazu ist es hilfreich zu wissen, was ein Maulwurf ist.
TL; DR (zu lang; nicht gelesen)
Die Molenbruchformel für eine Lösung, die einen oder mehrere gelöste Stoffe enthält, lautet: Molenbruch jedes gelösten Stoffes = Anzahl der Molen dieses gelösten Stoffes geteilt durch die Gesamtanzahl der Molen aller gelösten Stoffe und des Lösungsmittels.
Definition eines Maulwurfs
Jedes Element im Periodensystem hat eine charakteristische Masse, und auf diese Weise hat jede Verbindung auch eine charakteristische Masse. Auf atomarer Ebene wird die Masse in Atommasseneinheiten gemessen, aber Chemiker benötigen eine Methode, um die Masse makroskopisch auszudrücken. Zu diesem Zweck definieren sie ein Mol eines Elements oder einer Verbindung als Avogadros - Zahl (6.022 × 1023) von Atomen oder Molekülen. Die in Gramm gemessene Masse dieser vielen Teilchen entspricht der in Atommasseneinheiten gemessenen Molekülmasse.
Die Definition eines Mols ist somit die Masse einer Verbindung, gemessen in Gramm, die den Massen der Komponentenelemente entspricht, gemessen in Atommasseneinheiten. Um die Anzahl der Mol einer Verbindung zu berechnen, die Sie zur Hand haben, dividieren Sie die Masse durch die Masse eines Mols der Verbindung, die Sie aus dem Periodensystem berechnen können.
Verwenden der Molenbruchgleichung
Die Molenbruchformel ist besonders einfach zu verstehen und anzuwenden, wenn Sie zufällig die Molanzahl aller gelösten Stoffe und des Lösungsmittels kennen.Angenommen, Sie haben 2 Mol Tetrachlorkohlenstoff (CCl4) und 3 Mol Benzol (C6H6) und 4 Mol Aceton (C3H6O). Die Gesamtzahl der Mole in Lösung beträgt 9. Die Molenbruchgleichung gibt an, dass der Molenbruch von Tetrachlorkohlenstoff 2/9 = 0,22 beträgt. In ähnlicher Weise beträgt der Molenbruch von Benzol 3/9 = 0,33 und der Molenbruch von Aceton 4/9 = 0,44.
Komplizierter wird es, wenn man nur die Masse einer oder mehrerer Komponenten einer Lösung kennt, aber nur ein bisschen mehr. Alles, was Sie tun müssen, ist die Masse der Komponente in die Anzahl der Mol umzurechnen, und das ist ein einfaches arithmetisches Problem, solange Sie die chemische Formel kennen.
Beispiel für ein Molenbruchproblem
Angenommen, Sie lösen 77 g Tetrachlorkohlenstoff (CCl4) in 78 g Aceton (C3H6O). Was sind die Molenbrüche jeder Verbindung in der Lösung?
Widerstehen Sie dem Drang, die Masse von Tetrachlorkohlenstoff durch die von Aceton zu teilen. Da sie fast gleich sind, würde das Ergebnis für jede Verbindung 0,5 betragen, und dies würde ein falsches Ergebnis für Aceton ergeben. Zuerst müssen Sie die Massen in die Anzahl der Mole jeder Verbindung umrechnen und dazu müssen Sie die Atommassen der einzelnen Elemente im Periodensystem nachschlagen.
Die Atommasse von Kohlenstoff beträgt 12,0 amu (auf eine Dezimalstelle gerundet) und die von Chlor 35,5 amu, sodass ein Mol Tetrachlorkohlenstoff 154 Gramm wiegt. Sie haben 77 Gramm, das sind 77/154 = 0,5 Mol.
Unter Hinweis darauf, dass die Atommasse von Wasserstoff 1 amu und die von Sauerstoff 16 amu beträgt, beträgt die Molmasse von Aceton 58 g. Sie haben 78 Gramm, das sind 1,34 Mol. Das heißt, die Gesamtzahl der Mol in Lösung beträgt 1,84. Nun sind Sie bereit, die Molenbrüche mithilfe der Molenbruchgleichung zu berechnen.
Molenbruchteil von Tetrachlorkohlenstoff = 0,5 Mol / 1,84 Mol = 0,27
Molenbruchteil von Aceton = 1,34 Mol / 1,84 Mol = 0,73