Molfraktionen

Molfraktionen, auch Molebruchteile genannt, beschreiben die Zusammensetzung eines Gemischs in Bezug auf die Stoffmengenanteile der einzelnen Komponenten. Sie werden definiert als x_i = n_i / n_tot, wobei n_i die Stoffmenge in Mol der Komponente i und n_tot die Summe aller Stoffmengen im Gemisch ist. Molfraktionen sind dimensionslos und erfüllen die Summe aller x_i = 1. In idealen Gasgemischen gilt zusätzlich x_i = p_i / p_tot, wobei p_i der Partialdruck der Komponente i und p_tot der Gesamtdruck ist.

Die Molfraktion ist unabhängig von der Masse der Komponenten und lässt sich aus anderen Größen ableiten oder in sie umrechnen. Aus der Massenfraktion w_i lässt sich die Molfraktion über x_i = (w_i / M_i) / Σ_j (w_j / M_j) bestimmen, wobei M_i die molare Masse der Komponente i ist. Dadurch ergibt sich ein Zusammenhang zwischen Masse- und Stoffmengenanteilen in einem Gemisch. Molfraktionen sind besonders hilfreich, um ideale Mischungen zu beschreiben, während andere Größen wie Molarität oder Massenkonzentration unterschiedliche Kontexten vorbehalten bleiben.

Beispiel: Ein Gemisch enthält 2 Mol Komponente A und 3 Mol Komponente B. Dann sind x_A = 2/5 = 0,4 und x_B = 3/5 = 0,6, womit die Anteile der Bestandteile am Gesamtstoffvolumen festgelegt sind.

Anwendungen der Molfraktion finden sich in Thermodynamik, Lösungschemie und Gasanalytik. Sie ermöglichen die Berechnung von Eigenschaften von Mischungen, z. B. bei Raoult’s Gesetz für ideale Lösungen oder bei der Bestimmung von Mischungsverhalten und Phasengleichgewichten. Molfraktionen bieten eine klare, dimensionslose Beschreibung der Zusammensetzung eines Gemischs.