Fracción Molar: Qué es, fórmulas y ejemplos resueltos

La fracción molar es una medida química que indica la concentración del soluto en una disolución. Esta magnitud nos indica la proporción en la que se encuentran los moles del soluto respecto a los moles totales de la disolución, los cuales se obtienen sumando los moles del soluto y del disolvente.

La fracción molar es uno de los numerosos métodos para indicar la concentración de una solución. La fracción molar es una unidad de concentración. La fracción molar, simbolizada por «X,» determina la concentración relativa de solutos y solventes en una solución.

Para una mezcla de dos sustancias, C y D, la ecuación de fracción molar de cada una se escribiría de la siguiente manera:

Xc = mol C / mol C + mol D

Xd = mol D / mol C + mol D

Las fracciones molares no tienen dimensiones, por lo que la suma de todas las fracciones molares en una combinación siempre es 1.

Ejemplo de fracción molar

Si se disuelven 0.010 moles de NaCl en 100 gramos de agua pura, calcula la fracción molar de NaCl y H₂O.

Sabemos que el peso molecular del agua es 18.0153

• Número de moles de agua = 100/18.015 = 5.56 moles
• Fracción molar de NaCl = 0.010 / 5.56 + 0.010 = 0.0018
• Fracción molar de H₂O = 5.56 / 5.66 = 0.982
• La suma de las fracciones molares aquí es 0.982 + 0.018 = 1

En conjunto con la ley de las presiones parciales de Dalton, una fracción molar es un número útil para estudiar mezclas de gases. Piensa en el siguiente escenario:

Una presión total de 1.5 atmósferas es ejercida sobre las paredes del contenedor por una mezcla de gases de hidrógeno y oxígeno. Encuentra la presión parcial de oxígeno e hidrógeno en la mezcla si la fracción molar de hidrógeno es 0.67.

Haz una lista de las cantidades conocidas y elabora una estrategia para resolver el problema.

• Presión total = 1.5 atmósferas
• Fracción molar de oxígeno = 0.33
• Fracción molar de hidrógeno = 0.67 Desconocido
• La presión parcial de oxígeno (Po)
• La presión parcial de hidrógeno (Ph)
• Ahora, multiplicando la fracción molar por la presión total se obtienen las presiones parciales.
• Ph = 0.67 × 1.5 = 1 atm y Po = 0.33 × 1.5 = 0.5 atm

Propiedades de la fracción molar

• No es necesario conocer las densidades de los estados de los elementos involucrados.
• La fracción molar de una mezcla de gases ideal se puede calcular como la relación entre la presión parcial y la presión total. Esta escala es simétrica.
• Una mezcla de fracciones molares conocidas se puede crear midiendo las masas adecuadas de los elementos.
• La temperatura no tiene efecto en una fracción molar. A diferencia de la concentración molar, la fracción molar no requiere conocimiento de las densidades de las fases involucradas.
• Dado que la medida es simétrica (x=0.1 y x=0.9), los roles de ‘solutivo’ y ‘solvente’ son reversibles en una fracción molar.
• La fracción molar se puede representar como un componente de función en una mezcla ternaria.

Ventajas

La fracción molar tiene varias ventajas y características distintivas. No hay unidades de fracción molar en una proporción; las ventajas de esto pueden discutirse.

• La fracción molar es independiente de la temperatura. Debido a que la masa no se ve afectada por la temperatura, el número de partículas tampoco se ve afectado. Como resultado, no habrá cambios de temperatura durante ningún experimento.
• La molalidad se define como el número de moles de un soluto presente en un kilogramo de un solvente. Puedes encontrar fácilmente la molalidad convirtiéndola en kilogramos usando la proporción y cuál es la fracción molar.
• La fracción molar hace que sea muy sencillo calcular el porcentaje molar. Puedes calcular fácilmente el porcentaje molar multiplicando la fracción por 100. También puedes obtener la fracción molar dividiendo el porcentaje molar por 100.
• La fracción molar se puede utilizar para determinar la concentración de cualquier soluto en cualquier solución dada.
• La fracción molar se puede utilizar para determinar si la presión está aumentando o disminuyendo.
• La fracción molar cambia como resultado de las variaciones de presión.
• La fracción molar siempre se mide de manera simétrica. Esto nunca cambiará. Si la fracción molar del soluto es 0.25, la fracción molar del solvente será 0.95. Dado que la suma de todas las fracciones molares es una unidad, estas circunstancias no cambiarán.
• La fracción de volumen y la molar son iguales para mezclas de gases perfectos, no es necesario calcular la fracción molar y la fracción de volumen por separado.

Referencias

• 14.12: Mole Fraction
  https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Introductory_Chemistry/Introductory_Chemistry_(CK-12)/14:_The_Behavior_of_Gases/14.12:_Mole_Fraction
• Mole Fraction Formula
  https://byjus.com/mole-fraction-formula/
• Mole fraction: Definition, Formula, Solved Examples & FAQs
  https://www.geeksforgeeks.org/mole-fraction/