溶液与混合物

摩尔分数

想象一场派对上的人群。任何一类客人的摩尔分数,就是他们在整个人群中所占的份额——如果每 4 个人里有 1 个穿红衣,红色的「份额」就是 0.25。在溶液里,客人就是分子;某种组分的摩尔分数,等于它的分子数除以在场所有分子的总数。

正式地说,某种物质的摩尔分数(常记作 x)等于该物质的摩尔数除以混合物中的总摩尔数。由于每种组分的份额都是同一个整体的一部分,混合物里所有摩尔分数加起来恰好等于 1。摩尔分数没有单位——它是计数之间的纯比值,就像写成小数的百分比。

摩尔分数是描述混合物各种定律的自然语言,因为物理学的许多方面只在意有多少个粒子,而不在意它们的重量或体积。拉乌尔定律、气体的分压、化学势,用摩尔分数写出来最为简洁;而且与摩尔浓度不同,摩尔分数从不随温度改变。

把 1 摩尔酒精和 3 摩尔水混在一起,酒精的摩尔分数是 1 / (1 + 3) = 0.25,水的是 0.75——两者加起来等于 1。

摩尔分数 = 某组分在总粒子数中所占的份额;各份额相加为 1。

与之密切相关的摩尔百分数,就是摩尔分数乘以 100。对于气体,摩尔分数还等于体积分数,并且(由道尔顿定律)等于占总压的份额——这些方便的结论来自把气体粒子视为可互换的。