Calcular la fracción molar y las presiones parciales
Escribe las fórmulas de los componentes y sus gramos (o sus moles), en el mismo orden. Si es una mezcla de gases, con la presión total sale también la presión parcial de cada uno.
En resumen
La fracción molar de un componente es sus moles divididos entre los moles totales de la mezcla: xᵢ = nᵢ / n total. No tiene unidades y todas suman 1.
Con 2 mol de N₂, 1 mol de O₂ y 1 mol de CO₂ (4 mol en total): x(N₂) = 2 / 4 = 0,5 y x(O₂) = x(CO₂) = 0,25. Si la presión total es 2 atm, la presión parcial del N₂ es 0,5 · 2 = 1 atm.
Cómo se calcula la fracción molar
- Pasa la cantidad de cada componente a moles: n = m / M (con la masa molar de cada sustancia).
- Suma los moles de todos los componentes.
- Divide los moles de cada uno entre el total.
- Comprueba que las fracciones suman 1 (o 100 % si las pasas a porcentaje).
- xᵢ: fracción molar del componente i, entre 0 y 1 (sin unidades).
- nᵢ: moles de ese componente.
- n₁ + … + nₖ: moles totales de la mezcla.
- Pᵢ: presión parcial de un gas y P total: la de la mezcla.
Fracción molar de una disolución
En una disolución, el soluto y el disolvente son los componentes. Para 46 g de etanol (1 mol) en 90 g de agua (5 mol): x(etanol) = 1 / 6 = 0,167 y x(agua) = 5 / 6 = 0,833. Es la forma de expresar la concentración que aparece en la ley de Raoult de las propiedades coligativas (P = x_disolvente · P°). Para molaridad, molalidad o porcentajes, usa la calculadora de concentración de disoluciones.
Ley de Dalton de las presiones parciales
En una mezcla de gases que no reaccionan, cada uno se comporta como si estuviera solo en el recipiente y ejerce su propia presión, la presión parcial. La presión total es la suma de todas, y la parcial de cada gas es su fracción molar por la presión total. También se puede calcular cada una con PV = nRT usando solo los moles de ese gas.
Composición del aire seco
| Gas | Fracción molar | Presión parcial a 1 atm |
|---|---|---|
| N₂ (nitrógeno) | 0,7808 | 0,781 atm |
| O₂ (oxígeno) | 0,2095 | 0,209 atm |
| Ar (argón) | 0,0093 | 0,0093 atm |
| CO₂ (dióxido de carbono) | ≈ 0,0004 | ≈ 0,0004 atm |
Aire seco al nivel del mar. En el aire, la fracción molar coincide con el porcentaje en volumen dividido entre 100. El CO₂ va subiendo: ronda las 420 ppm (0,00042).
Ejemplos resueltos
Una mezcla tiene 56 g de N₂, 32 g de O₂ y 44 g de CO₂ a 2 atm. ¿Fracciones molares y presiones parciales?
Son casi exactamente 2, 1 y 1 mol (4 en total): x ≈ 0,50, 0,25 y 0,25. Presiones parciales: 1 atm, 0,5 atm y 0,5 atm.
Probar este ejemploSe disuelven 46 g de etanol en 90 g de agua. ¿Fracción molar de cada uno?
Etanol: 46 / 46,07 = 0,998 mol; agua: 90 / 18,02 = 4,996 mol. x(etanol) = 0,998 / 5,994 = 0,1666; x(agua) = 0,8334.
Probar este ejemploUn recipiente tiene 2 mol de H₂ y 3 mol de N₂ a 5 atm. ¿Presión parcial de cada gas?
x(H₂) = 2 / 5 = 0,4 y x(N₂) = 0,6. P(H₂) = 0,4 · 5 = 2 atm y P(N₂) = 0,6 · 5 = 3 atm.
Probar este ejemplo¿Qué presión parcial tiene el oxígeno del aire a 1 atm?
En 100 mol de aire hay 78,08 de N₂, 20,95 de O₂ y 0,93 de Ar (más trazas): x(O₂) ≈ 0,2096 y P(O₂) ≈ 0,21 atm.
Probar este ejemploErrores típicos
- Dividir gramos entre gramos. Eso es la fracción en masa, no la molar. Primero hay que pasar a moles.
- Olvidar el disolvente al sumar los moles totales de una disolución.
- Dar la fracción molar con unidades. Es un número sin unidades entre 0 y 1.
- Aplicar Dalton a gases que reaccionan entre sí: primero hay que calcular qué queda después de la reacción.
Preguntas frecuentes
¿Cuál es la fórmula de la fracción molar?
χ = n / n total: los moles de cada componente entre los moles totales; todas suman 1. En una mezcla de gases, la presión parcial es p = χ · P total (ley de Dalton). Con 2 mol de N₂ y 2 mol de O₂, χ(N₂) = 2 / 4 = 0,5.
¿Cómo se calcula la fracción molar?
Se pasan a moles todos los componentes, se suman y se divide los moles de cada uno entre el total: xᵢ = nᵢ / n total. Con 1 mol de etanol y 5 mol de agua, x(etanol) = 1 / 6 = 0,167 y x(agua) = 5 / 6 = 0,833.
¿La fracción molar tiene unidades?
No: es un cociente de moles entre moles. Va de 0 a 1 y la suma de las de todos los componentes es 1. Multiplicada por 100 es el porcentaje en moles.
¿Cómo se calcula la presión parcial de un gas?
Multiplicando su fracción molar por la presión total de la mezcla: Pᵢ = xᵢ · P total (ley de Dalton). El oxígeno del aire (x = 0,21) a 1 atm tiene una presión parcial de 0,21 atm.
¿Qué dice la ley de Dalton?
Que en una mezcla de gases que no reaccionan, la presión total es la suma de las presiones parciales de cada gas, y cada gas ejerce la presión que tendría si ocupara él solo todo el recipiente.
¿Qué diferencia hay entre fracción molar y fracción en masa?
La molar cuenta moles y la másica cuenta gramos. Solo coinciden si todos los componentes tienen la misma masa molar. En 46 g de etanol con 90 g de agua, el etanol es el 33,8 % de la masa pero solo el 16,7 % de los moles.
¿Cómo se pasa de fracción molar a molalidad?
Con la fracción del soluto (xs) y la del disolvente (xd): molalidad = xs / (xd · Md), con la masa molar del disolvente Md en kg/mol. Para el agua, Md = 0,018 kg/mol.
Fuentes
- CIAAW (IUPAC): masas atómicas estándar
- IUPAC Gold Book: terminología química
- NOAA: dióxido de carbono en la atmósfera
Revisado en septiembre de 2026.
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