莫耳分數計算機(Mole Fraction)
莫耳分數 xᵢ = nᵢ / Σⱼ nⱼ 係物理化學嘅基本「組成單位」 — 無量綱、唔受溫度同壓力影響、所有成分加埋必然等於 1。本工具支援任意數量嘅組分(每行一個「名稱: 莫耳數」),同時提供常見預設(等莫耳水 / 乙醇、空氣、生理鹽水)。
Common mixtures (click to load)
Total moles n_total
—
Component count
—
Mole fractions per component
| Component | nᵢ (mol) | xᵢ | mol % |
|---|---|---|---|
| Sum (should equal 1.0000) | — | — | — |
xᵢ = nᵢ / Σⱼ nⱼ; the fractions necessarily sum to 1 (modulo rounding). Used in Raoult's law, Dalton's law of partial pressures, phase diagrams and colligative properties.
Formula
xᵢ = nᵢ / Σⱼ nⱼ;mol % = 100 · xᵢ;Σᵢ xᵢ = 1
- · 輸入只接受非負莫耳數;至少要有一個成分嘅 nᵢ > 0,唔係嘅話總莫耳數會係 0、xᵢ 無定義。
- · 由質量 mᵢ 換算莫耳數:nᵢ = mᵢ / Mᵢ(Mᵢ 為莫耳質量,例如 H₂O 為 18.015 g/mol)— 本工具有獨立 molar-mass 計算機可配合使用。
- · 理想氣體混合物:分壓 Pᵢ = xᵢ · P_total(道爾頓分壓定律);理想液體混合物:Pᵢ = xᵢ · P*ᵢ(拉烏爾定律)。
- · 莫耳分數 ≠ 質量分數(mass fraction wᵢ = mᵢ / Σⱼ mⱼ) — 兩者通常數值不同,文獻一定要講清楚用邊個。
- · 對於電解質溶液(例如 NaCl 喺水)有時會用「實效」莫耳數 ν·n(解離後嘅離子總數)— 例如計凝固點降低或滲透壓時。
- · 來源:Atkins & de Paula《Physical Chemistry》第 11 版 §1A.2 同 §5B.1;IUPAC Green Book 第 3 版 §2.10。
Frequently asked
莫耳分數同質量分數 / 體積分數 / 莫耳濃度,邊個先啱用?
視乎你計緊咩:(1) **理論 / 熱力學**(Raoult、Dalton、相圖、活度、化學勢、依數性)— 必用莫耳分數,因為公式直接係 xᵢ;(2) **配方 / 工程**(按重量混料、藥劑、食品標籤)— 用質量分數 wᵢ,方便磅秤;(3) **氣體 / 液體體積為基準嘅實驗**(例如吸入麻醉劑、氣體混合機)— 用體積分數 φᵢ;(4) **溶液化學 / 分析**(標準溶液、滴定)— 用莫耳濃度 c(mol/L)或重量莫耳濃度 b(mol/kg)。理論公式一律以 xᵢ 表達,但具體計算可能要先做 mᵢ→nᵢ 嘅單位換算。
點解總和好似 0.9999 而唔係剛好 1?
數學上 Σᵢ xᵢ 必然等於 1,但 IEEE 754 雙精度浮點計算唔可能避免捨入。例如 1/3 + 1/3 + 1/3 喺計算機入面 = 0.999999999999999...。本工具將個別 xᵢ 顯示到小數第四位,所以即使你輸入精確嘅 1, 1, 1(總和 = 3,每個 1/3 = 0.3333),個顯示總和會係 0.9999。如果咁細嘅誤差會影響你嘅應用(例如喺氣相層析里面),可以將最大成分嘅 xᵢ 調整為 (1 − 其他 xᵢ 之和) — 即所謂 "by-difference" 計法,係 ASTM 同 ISO 標準成分報告嘅做法。
如果我有質量但唔知莫耳質量,可以點計?
咁就要先查 / 計每個成分嘅莫耳質量 Mᵢ(單位 g/mol),再用 nᵢ = mᵢ / Mᵢ 將質量轉做莫耳數。簡單分子可以加埋每個原子嘅原子量 — 例如 H₂O = 2(1.008) + 15.999 = 18.015 g/mol;CO₂ = 12.011 + 2(15.999) = 44.009 g/mol。本網站有獨立嘅「Molar Mass Calculator」可以由化學式(例如 C6H12O6)自動算出 — 計完之後將個 nᵢ 數值貼返入呢度。注意:對於聚合物、油脂、礦物等冇統一分子量嘅物質,「莫耳分數」就唔太有意義,呢類情況通常用質量分數。
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