Массовый, объемный и мольный состав

Количество вещества — одна из основных величин, характеризуемая численностью содержащихся в системе структурных единиц (атомов, молекул, ионов и др.). Единицей количества вещества является моль.

Мольная масса — масса 1 моль вещества:

M= m/N

Мольный объем —объем 1 моль вещества:

V_m=V/m

Массовая доля компонента в смеси — соотношение массы компонента А, содержащегося в смеси, и общей массы смеси:

w_A = m_А /m

Мольная доля компонента в смеси — соотношение количества компонента и общего количества смеси:

x_A = N_A /N

Объемная доля компонента в смеси — соотношение приведенного (к обычным давлению и температуре сме­си) объема компонента и общего объема смеси:

φ_A = V_A /V

Показатель «объемная доля» используется преимущест­венно для характеристики газовых смесей и совпадает (для газов) с показателем «мольная доля», если не учи­тывать отклонения реальных газов от идеального сос­тояния.

Массовое соотношение компонента в смеси — отно­шение массы данного компонента к массе остальной ча­сти смеси.

Мольное соотношение компонента в смеси — отношение количества данного компонента к количеству остальной смеси.

Объемное соотношение компонента в смеси — отно­шение приведенного объема данного компонента к объ­ему остальной смеси.

Массовая концентрация компонента — отношение массы компонента смеси к объему смеси:

C_x = m_A /V

При расчетах химико-технологических процессов ча­сто возникает необходимость перевода массового соста­ва смеси в мольный и наоборот. Для перевода массовых долей в мольные находят массу каждого компонента в 1 кг или в 100 кг (если массовые доли выражены в про­центах) смеси; делят массу компонента на его относи­тельную мольную массу, определяя количество компо­нента (кмоль); деля число моль каждого компонента на сумму общего числа моль, получают мольные доли ком­понентов. Для пересчета мольных долей в массовые оп­ределяют количество каждого компонента в 100 моль смеси; определяют массу каждого компонента, умножая количество компонента на его относительную мольную массу; находят массовые доли, деля массу каждого ком­понента на общую массу смеси.

Пример 1. Определить массовые доли компонентов в смеси, со­стоящей из 400 кг бензола и 100 кг толуола.

Решение. Общая масса вещества в смеси:

400 + 100 = 500 кг

Массовые доли компонентов в смеси:

бензол 400 : 500 = 0,8

толуол 100 : 500 = 0,2

Массовую долю второго компонента в данном случае можно опре­делить также, учитывая, что сумма массовых долей компонентов равна единице. Тогда массовая доля толуола равна:

1—0,8 = 0,2

Пример 2. Определить мольные доли компонентов в смеси, со­стоящей из 100 кг метана, 120 кг этана и 180 кг этилена.

Решение. Мольная масса метана 16 кг/кмоль, этана 30 кг/кмоль, этилена 28 кг/кмоль. Количество каждого компонента:

метан 100 : 16 = 6,25 кмоль

этан 120 : 30 = 4,0 кмоль

этилен 180 : 28=6,43 кмоль

Общее количество вещества:

6,25+ 4,0+ 6,43 = 16,68 кмоль

Мольные доли компонентов:

метан 6,25 : 16,68 =0,37

этан 4,0 : 16,68 = 0,24

этилен 6,43 : 16,68 = 0,39