La Fracción Molar:

La Fracción Molar.

La fracción molar es una unidad química para expresar la concentración de soluto en una disolución. Nos expresa la proporción en que se encuentran los moles de soluto con respecto a los moles totales de disolución, que se calculan sumando los moles de soluto(s) y de disolvente.

La fracción molar es una forma de medir la concentración que expresa la proporción en que se encuentra una sustancia respecto a los moles totales de la disolución.

La Fracción Molar de una disolución viene determinada por la siguiente fórmula:

Fracción molar (Xi) =	ni (moles de sustancia)
	nt (moles totales de la disolución) .

La Fracción Molar es una unidad de concentración adimensional. La suma de todas las fracciones molares de las sustancias presentes en una disolución es igual a 1:

∑xi = x1 + x2 + … +  xn = 1

Ejemplos de Cálculo de Fraccion Molar:

• Ejemplo 1: Calcular la fracción molar de cada una de las sustancias de la disolución de: 10 moles de metanol, 1 mol de etanol y 8 moles de agua.

• • n_t = moles totales de la disolución = n_metanol + n_etanol + n_etanol = 10 + 1+ 8 = 19
  • x_metanol = n_metanol / n_t = 10 / 19 = 0,53
  • x_etanol = n_etanol / n_t = 1 / 19 = 0,05
  • x_agua = n_etanol / n_t = 8 / 19 = 0,42
  • Podemos comprobar que la solución es correcta ya que la suma de las tres es igual a 1:
  1. • x_metanol + x_etanol + x_agua = 0,53 + 0,05 + 0,42 = 1

• Ejemplo 2: Calcular la fracción molar de cada componente de una disolución de 40 gramos de alcohol etílico (CH₃CH₂OH) y 100 gramos de agua:

• • peso molecular del alcohol etílico = 46 g / mol
  • peso molecular del agua = 18 g / mol
  • moles de alcohol etílico = n_{alcohol et.} = 40 g / 46 g · mol^-1 = 0,87 moles
  • moles de agua = n_agua = 100 g / 18 g · mol^-1 = 5,56 moles
  • moles totales disulución = n_t = 0,87 + 5,56 = 6,43 moles
  • fracción molar del alcohol etílico = x_{alcohol et.} = n_{alcohol et.} / n_t = 0,87 / 6,43 = 0,14
  • fracción molar del alcohol etílico = x_agua = n_agua / n_t = 5,56 / 6,43 = 0,86
  • verificamos que la solución es correcta: x_{alcohol et.} + x_agua = 0,14 + 0,86 = 1

• Ejemplo 3: Calcular la fracción molar de una disolución en agua al 12,5% en peso de metanol (CH₃OH ):

• • masa metanol = 0,125 · masa disolución = 0,125 · (masa metanol + masa agua)
  • masa agua = (1-0,125) · masa disolución = 0,875 · (masa metanol + masa agua)
  • peso molecular del metanol = 32 g / mol
  • peso molecular del agua = 18 g / mol
  • moles de metanol = n_metanol = 0,125 · masa disolución / 32 = 0,004 ·masa disolución
  • moles de agua = n_agua = 0,875 · masa disolución / 18 = 0,05 ·masa disolución
  • fracción molar del metanol = x_metanol = n_metanol / (n_metanol + n_agua) = 0,004 / (0,004 + 0,05) = 0,07  

Ejercicios de Fracción Molar:

Ejercicio 1: Sea una disolución de ácido sulfúrico H₂SO₄ de 93% en peso y con densidad 1,83 g/ml. Calcular la fracción molar del ácido. Datos: peso molecular del H₂SO₄ = 98; peso molecular del agua = 18.

Ejercicio 2: Sea una disolución de 70 gramos de glicerina (C₃H₈O₃), 20 gramos de metanol (CH₃OH) y 250 gramos de agua (H₂O). Calcular la fracción molar de cada uno de los componentes.

Ejercicio 3: Calcular la cantidad en gramos de cada uno de los componentes de una disolución de agua (H₂O), glicerina (C₃H₈O₃) y metanol (CH₃OH) en las que: x_glicerina = 0,044, x_metanol = 0,056, x_agua = 0,9. Dato: el número de moles de agua es 0,56.

Ejercicio 4: Determinar la fracción molar de soluto de una disolución formada por 12 g de hidróxido de calcio, Ca(OH)₂, en 200 g de agua, H₂O, si la densidad de esta disolución en 1050 kgm^-3. Datos:

• Pesos atómicos: (Ca) = 40 u; (O) = 16 u; (H) = 1 u
• Soluto: Ca(OH)₂; disolvente: H₂O.

 

Otras Unidades de Concentración:

• % Peso a Peso (%P/P) = (peso del soluto / peso de la disolución) · 100
• % Vol. a Vol. (%V/V) = (gramos de soluto / ml de la solución) · 100
• Fracción molar = (moles soluto / moles soluto + solvente)
• Molaridad (M) = (moles soluto / litros de solución)
• Molalidad (m) = (moles soluto / masa de solvente en kg)
• Normalidad (N) =  (nº de Equivalentes / litros de disolución)
• Formalidad (F) = (nº de peso-fórmula-gramo o Masa Molecular / litros de disolución)
• Partes por millón (ppm) = unidades de sustancia que hay por cada millón de unidades del conjunto