Fração Molar ou Fração em Quantidade de Matéria

A fração em quantidade de matéria ou fração molar é a relação entre a quantidade de matéria em mol do soluto (ou do solvente) e a quantidade de matéria da solução.

Para você entender o que é a fração molar ou fração em mol de uma solução, vamos considerar uma analogia: Imagine que você tem uma cesta de frutas com 1 laranja e 4 bananas. A fração de cada fruta em relação ao total é uma parte de cada uma em relação ao todo: 1 + 4 = 5. Assim, a fração em unidades correspondente a cada fruta será:

Laranja = 1/5            Banana = 4/5

O mesmo raciocínio pode se aplicar às soluções químicas, em que relacionamos o número de mols dos componentes (solvente e soluto) da solução separadamente em relação ao número de mols total na solução.

É importante lembrar que nos cálculos de concentrações de soluções químicas, costuma-se adotar o índice 1 ao lado do símbolo da grandeza para se referir ao soluto, o índice 2 se refere ao solvente e quando não há índice, refere-se à solução.

Por exemplo, a quantidade total de matéria presente numa solução é simbolizada por “n” e é igual à soma da quantidade de matéria do soluto e do solvente:

n = n₁ + n₂

Assim, a fração molar pode ser calculada segundo as equações:

Voltando à analogia das laranjas e das bananas, se somarmos as frações dessas frutas, veremos que o resultado dará igual a 1, que corresponde ao todo (inteiro):

1 + 4 = 5 = 1
5     5    5

O mesmo se dá com as frações molares. A soma das frações molares dos componentes de uma solução sempre dará igual a 1:

Vamos ver um exemplo de exercício de cálculo de fração molar:

“Certo fabricante de baterias de automóveis produziu um modelo com uma solução que contém 98 gramas de ácido sulfúrico (H₂SO₄) dissolvidos em 162 gramas de água (H₂O). Determine as frações molares do ácido e da água nessa solução. (Dados: massas molares = H₂SO₄ = 98 g/mol e H₂O = 18 g/mol).”

Resolução:

Primeiro precisamos determinar a quantidade de matéria (número de mol – n) de ácido e de água. Isso é feito utilizando a fórmula:

n = m (massa em gramas)
       M (massa molar)

* Número de mol de H₂SO₄:                               * Número de mol de H₂O:    
n₁ = m₁                                                                   n₂ = m₂
       M₁                                                                            M₂
n₁ = 98 g                                                                 n₂ = 162 g
       98 g/mol                                                                  18 g/mol
n₁ = 1 mol                                                              n₂ = 9 mol

Agora podemos determinar as frações molares para o ácido sulfúrico e para a água:

* Fração molar do soluto (H₂SO₄):                 * Fração molar do solvente (H₂O):
x₁ = _n₁ __                                                                 x₂ = __n₂__
       n₁ + n₂                                                                             n₁ + n₂     
x₁ = _1 mol __                                                             x₂ = __9 mol_____
       ( 1 + 9) mol                                                                    ( 1 + 9) mol
x₁ = 1/10                                                                    x₂ = 9/10
x₁ = 0,1                                                                       x₂ = 0,9

Observe que a soma desses valores é igual a 1.