溶液與混合物

莫耳分數

想像一場派對上的人群。任何一類客人的莫耳分數,就是他們在整個人群中所佔的份額——如果每 4 個人裡有 1 個穿紅衣,紅色的「份額」就是 0.25。在溶液裡,客人就是分子;某種組分的莫耳分數,等於它的分子數除以在場所有分子的總數。

正式地說,某種物質的莫耳分數(常記作 x)等於該物質的莫耳數除以混合物中的總莫耳數。由於每種組分的份額都是同一個整體的一部分,混合物裡所有莫耳分數加起來恰好等於 1。莫耳分數沒有單位——它是計數之間的純比值,就像寫成小數的百分比。

莫耳分數是描述混合物各種定律的自然語言,因為物理學的許多方面只在意有多少個粒子,而不在意它們的重量或體積。拉午耳定律、氣體的分壓、化學勢,用莫耳分數寫出來最為簡潔;而且與莫耳濃度不同,莫耳分數從不隨溫度改變。

把 1 莫耳酒精和 3 莫耳水混在一起,酒精的莫耳分數是 1 / (1 + 3) = 0.25,水的是 0.75——兩者加起來等於 1。

莫耳分數 = 某組分在總粒子數中所佔的份額;各份額相加為 1。

與之密切相關的莫耳百分數,就是莫耳分數乘以 100。對於氣體,莫耳分數還等於體積分數,並且(由道耳頓定律)等於佔總壓的份額——這些方便的結論來自把氣體粒子視為可互換的。