Ejemplos de Fracción Molar

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La Fracción Molar:

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: 
• 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

versión 7 (24/01/2017)