کسر مولی حلال چیست؟
در شیمی محلولها، کسر مولی (Mole Fraction) یکی از مهمترین روشهای بیان غلظت است. کسر مولیِ جزء حلال، نسبتی است که نشان میدهد چه سهمی از کل ذرات (مولکولها یا یونهای) موجود در محلول، متعلق به ماده حلال است. این کمیت با نماد X نمایش داده میشود. بر خلاف مولاریته یا مولالیته، کسر مولی وابسته به دما نیست و در محاسبات فشار بخار و قانون رائولت کاربرد حیاتی دارد.
"نکته کلیدی: مجموع کسر مولی تمام اجزای یک محلول (حلال + تمام حلشوندهها) همواره برابر با یک است."
فرمول محاسبه دستی
برای محاسبه کسر مولی حلال، باید تعداد مول حلال را بر مجموع مولهای موجود در ظرف تقسیم کنید. فرمول ریاضی به صورت زیر است:
- Xsolventکسر مولی حلال (بدون واحد)
- nsolventتعداد مول حلال (معمولا ماده با مقدار بیشتر)
- nsoluteتعداد مول حلشونده
مثالهای کاربردی در ایران
۱. سرم فیزیولوژی
در ساخت سرم نمکی در کارخانههای داروسازی، اگر مقدار زیادی آب (۵۵.۵ مول) با مقدار کمی نمک (۰.۱۵ مول) مخلوط شود، کسر مولی آب (حلال) بسیار نزدیک به ۱ خواهد بود که نشاندهنده رقیق بودن محلول است.
۲. ضدیخ خودرو
در زمستانهای سرد تبریز، رانندگان اتیلن گلیکول را با آب مخلوط میکنند. اگر ۵ مول آب و ۵ مول ضدیخ استفاده شود، کسر مولی آب دقیقاً ۰.۵ میشود که نقطه انجماد را به شدت کاهش میدهد.
۳. الکل صنعتی
در محلولهای ضدعفونی کننده الکلی رایج در بازار، معمولا اتانول حلال نیست بلکه حلشونده است (در درصدهای پایین)، اما در محلولهای غلیظ صنعتی، جای حلال و حلشونده بر اساس تعداد مول عوض میشود.
خطاهای رایج محاسباتی
- استفاده از گرم به جای مول: بزرگترین اشتباه وارد کردن جرم (گرم) به جای تعداد مول در فرمول است. ابتدا باید گرم را بر جرم مولی تقسیم کنید.
- فراموش کردن مخرج مشترک: در مخرج کسر باید مجموع مولهای حلشونده و حلال قرار گیرد، نه فقط یکی از آنها.
- تشخیص غلط حلال: معمولا مادهای که تعداد مول بیشتری دارد حلال است، اما در شیمی گاهی نامگذاری بر اساس وضعیت فیزیکی است.
- واحد گذاشتن برای نتیجه: کسر مولی یک کمیت بدون دیمانسیون است و هیچ واحدی (مثل لیتر یا گرم) ندارد.
- نتیجه بالای ۱: کسر مولی هرگز نمیتواند بزرگتر از ۱ باشد. اگر چنین شد، محاسبات غلط است.