Fracție molară

Fracția molară e un mod de exprimare a concentrației unui component dintr-un amestec sau soluție, fiind raportul dintre cantitatea (numărul de moli) componentului și cantitatea totală din soluție. Se notează de obicei cu x_i sau x_A după cum e notat componentul. Este deci o mărime adimensională. Prin înmulțire cu 100 rezultă procentul molar al componentului. În amestecuri ideale coincide ca valori numerice cu fracția volumică.

$x_{i}\ {\stackrel {\mathrm {def} }{=}}\ {\frac {n_{i}}{n}}$

unde

$n=\sum _{i}n_{i}\,$

Definire

Fracția molară a unui component se poate calcula cunoscând masele componenților din amestec:

$x_{i}={\frac {\frac {m_{i}}{M_{i}}}{\sum _{i}{\frac {m_{i}}{M_{i}}}}}$

Intr-un compus raportul molar este dat de raportul numerelor de atomi din compusul respectiv. Spre deosebire de fracția molară raportul molar este dat de cantitatea unui component prin raportare la cantitatea solventului.

Proprietăți

Suma fracțiilor molare ale componenților e egală cu 1, condiție de normare. Aceasta rezultă din definiția fracției molare.

$\sum _{i}x_{i}\ {\stackrel {\mathrm {def} }{=}}\ 1\,$

Din definiție mai rezultă că componentul pur are o fracție molară de 1, iar daca componentul nu este prezent în amestec fracția sa molară e 0. Așadar fracție molară ia valori între 0 și 1.

Pentru un sistem format din 3 componenți se pot determina fracțiile a doi componenți 1,3 in funcție de un component de referință 2:

$x_{1}={\frac {1-x_{2}}{1+{\frac {x_{3}}{x_{1}}}}}$

$x_{3}={\frac {1-x_{2}}{1+{\frac {x_{1}}{x_{3}}}}}$

Mărimi înrudite

Fracție masică

Relația dintre fracția molară și cea masică e dată de formula de mai jos, unde Mi e masa molară a componentului i iar M masa molară medie a amestecului.

$x_{i}=w_{i}\cdot {\frac {M}{M_{i}}}$

Concentrație molară

$c_{i}={\frac {x_{i}\rho }{M}}={\frac {x_{i}\rho }{\sum _{i}x_{i}M_{i}}}$

Concentrație masică

$x_{i}={\frac {\rho _{i}}{\rho }}\cdot {\frac {M}{M_{i}}}$

Molalitate

$x=(1+(M_{0}\,b)^{-1})^{-1},\ b={\frac {x}{M_{0}(1-x)}},$

unde M₀ este masa molară a solventului.

Pentru soluții n-soluți/un-solvent, fie x_i fracția molară a solutului i,

$x_{i}=x_{0}M_{0}\,b_{i},\ b_{i}={\frac {b_{0}x_{i}}{x_{0}}},$

unde x₀ e fracția molară a solventului, exprimată ca funcție de molalități și celelalte fracții molare:

$x_{0}=(1+M_{0}\textstyle \sum _{j=1}^{n}{b_{j}})^{-1}=1-\sum _{j=1}^{n}{x_{j}}.$

Bibliografie

• I.G. Murgulescu , E. Segal - Introducere în chimia fizică. Vol. II,1 Teoria molecular-cinetică a materiei (1979)

Vezi și

• Concentrație molară
• Fracție masică
• Fracție volumică