שבריר השומה הוא דרך להביע את הריכוז של הווה האלמנטים בתוך מתחם, או הריכוז של תרכובת בתערובת.
שבר השומה של היסודות של תרכובת מוגדר כמרכיב בין מספר השומות של כל אחד מהיסודות השונים המצויים במתחם לבין המספר הכולל של שומות מהם.
משוואה לקביעת השבר הטוחני. מקור: גבריאל בוליבר.
לדוגמה: אם לתרכובת יש יסוד A ואלמנט B, חלק השומה של A הוא מספר השומות של A מחולק במספר השומות של A בתוספת מספר השומות של B. באופן דומה, עבור שבר השומה של B אותה פעולה מתבצעת אך מניחים שומות של B.
פעולה זו מיוצגת בתמונה למעלה. סכום שברי השומה שווה ל 1 (אחד). שבר השומה הוא מספר חסר ממדים (חסר ממדים). חוקים רבים יכולים לבוא לידי ביטוי במונחים שלהם, כמו חוק דלטון.
מאפיינים וסמל
הערך של השבר המולארי אינו תלוי בטמפרטורה ובתערובת גז אידיאלית ניתן להשתמש בו כדי לחשב את הלחצים החלקיים של כל אחד מהגזים הקיימים בתערובת הגז; כאמור בחוקו של דלתון.
שבר השומה מיוצג או מסומל בדרך כלל על ידי בירה X (X) בצד ימין, כתסריט, סמל האלמנט או נוסחת המתחם ממוקמים אם יש תערובת של תרכובות.
איך זה מחושב
אם מספר השומות ידוע לכל אחד מהיסודות המרכיבים תרכובת נתונה, הוספת שומות של היסודות יכולה לתת את המספר הכולל של שומות שקיימות במתחם.
ואז, כדי להשיג את שבר השומה של כל אחד מהרכיבים, מספר השומות שלו מחולק למספר השומות הכוללות שנמצאות במתחם. סכום הערכים של שבריר השומה של האלמנטים השונים שווה לאחדות (1).
דוגמאות
להלן דוגמאות לשימושים בשבריר השומה.
דוגמא 1
ניתן להפוך את המולליות של תמיסה, הבאה לידי ביטוי כשומות של מומס לקילוגרם מים, לשבר השומה של המומס. לשם כך, 1,000 גרם מים מומרים לשומות מים, פשוט מחלקים את מסת המים של 1,000 גרם במשקל המולקולרי של המים (18 גרם / מול).
ואז, תוך חלוקת מספר השומות של המומס בכמות השומות של מים בתוספת אלו של המומס, יתקבל שבר השומה של המומס.
לדוגמא, לחומר A יש מוליכות של 0.03 מ '. המשמעות היא שיש לך 0.3 שומן A מומס בקילוגרם מים. קילוגרם מים אחד תואם 55.55 ש"ח מים (1,000 גרם ÷ 18 גרם / מול). לפיכך, חלק השומה של A הופך ל:
X (A) או X A = 0.03 ÷ (55.55 + 0.03)
= 0.0005398 או 5.398 10 -4
דוגמא 2
חישוב הלחצים החלקיים של גזים כפונקציה לשברים הטוחניים שלהם. חוק הלחצים החלקיים הוכרז על ידי דלתון ומעיד כי בתערובת של גזים כל גז מפעיל את הלחץ שלו כאילו כבש את כל נפח תערובת הגזים.
הלחץ הכולל של תערובת הגז הוא סכום הלחצים המופעלים, בנפרד, על ידי כל אחד מהגזים שהם חלק מתערובת הגז.
האטמוספרה מורכבת בעיקר מתערובת של ארבעה גזים: חנקן, חמצן, פחמן דו חמצני ואדי מים, שכל אחד מהם מפעיל את הלחצים החלקיים הבאים בנפרד:
חנקן: 596 מ"מ גה"ג
חמצן: 158 מ"מ כספית
פחמן דו חמצני: 0.3 מ"ג
אדי מים: 5.7 מ"מ כספית.
המייצר ערך לחץ אטמוספרי של 760 מ"מ כספית. על ידי שימוש בלחצי הגז הללו ניתן לחשב את הערכים הבאים של שברי השומה שלהם:
חַנקָן
X N2 = 596 mmHg / 760 mmHg
= 0.7842
חַמצָן
X O2 = 158 mmHg / 760 mmHg
= 0.2079
פחמן דו חמצני
X CO2 = 0.3 mmHg / 760 mmHg
= 0.00039
קיטור מים
X H2O = 5.7 mmHg / 760 mmHg
= 0.075
באופן הדדי, ניתן לחשב את הלחץ החלקי של כל אחד מהגזים הקיימים בתערובת על ידי הכפלת ערך שבר השומה שלה בלחץ הכולל המופעל על ידי תערובת הגז.
תרגילים
תרגיל 1
מה שבריר השומה של תמיסה של מתנול (CH 3 OH) ומים (H 2 O) המכיל 145 גרם CH 3 OH ו 120 גרם H 2 O? משקולות מולקולריות: CH 3 OH = 32 גרם / מול ומים = 18 גרם / מול.
ראשית אנו מחשבים את שומות המתנול והמים:
שומות של CH 3 OH = 145 גרם · 1 מול CH 3 OH ÷ 32 גרם של CH 3 OH
= 4.53 mol CH 3 OH
שומות של H 2 O = 120 גרם · 1 מולק של H 2 O ÷ 18 גרם של H 2 O
= 6.67 mol H 2 O
ואז אנו מחשבים את סך השומות:
שומות סכות CH 3 OH ו- H 2 O = 4.53 + 6.67
= 11.2 שומות
וכך אנו קובעים את שברי השומה של מתנול ומים:
X (CH 3 OH) = 4.53 שומות / 11.2 שומות
= 0.404
X (H 2 O) = 6.67 mol / 11.2 mol
= 0.596
תרגיל 2
תערובת של 1.56 mol חנקן (N 2 ) ו- 1.2 mol חמצן (O 2 ) מפעילה לחץ של 0.8 אטמוספרות (אטמוספרה). חשב את הלחץ החלקי המופעל על ידי כל אחד מהגזים.
השלב הראשון בפתרון הבעיה הוא חישוב שברי השומה של הגזים. בשלב שני מתקבלים הלחצים החלקיים המופעלים על ידי הגזים, מכפילים את שבר השומה שלהם בלחץ הכולל המופעל על ידי תערובת הגז.
שבר חלקי של חנקן:
X N2 = 1.56 mol / (1.56 mol + 1.2 mol)
= 0.565
שבריר טוחן של חמצן:
X O2 = 1.2 שומות / (1.56 שומות + 1.2 שומות)
= 0.435
ולבסוף אנו מחשבים את הלחצים החלקיים של כל גז:
P N2 = X N2 P T
= 0.565 · 0.8 כספומט
= 0.452 כספומט
P O2 = X O2 P t
= 0.435 · 0.8 כספומט
= 0.348 כספומט
תרגיל 3
מהו השבר החפרפרת של פורמלדהיד (CH 2 O) אם 23 גרם של המתחם הם מומסים 4 שומות של פחמן טטרא (CCL 4 )? משקל מולקולרי CH 2 O = 30.03 גרם / מול.
אנו מחשבים תחילה את שומות הפורמלדהיד:
שומות CH 2 O = 23 גרם CH 2 O · 1 מול CH 2 O ÷ 30,03 גרם CH 2 O
= 0.766 שומות
ולשנייה אנו מחשבים את שבר השומה:
X CH2OH = 0.766 mol CH 2 OH / (0.766 mol CH 2 OH + 4 mol CCl 4 )
= 0.161
הפניות
- וויטן, דייויס, פק וסטנלי. (2008). כִּימִיָה (מהדורה 8). לימוד CENGAGE.
- הלמנסטין, אן מארי, דוקטורט. (11 בפברואר 2020). מה זה שבר שומה? התאושש מ: thoughtco.com
- ויקיפדיה. (2020). שומה של שומה. התאושש מ: en.wikipedia.org
- קרן CK-12. (16 באוקטובר 2019). שבר שומה. כימיה LibreTexts. התאושש מ: chem.libretexts.org
- כריס דזיל. (12 בנובמבר 2018). כיצד לחשב שבר שומה. התאושש מ: sciencing.com