La composizione di una soluzione è di solito espressa in termini di concentrazione, intesa come misura quantitativa del soluto presente nella soluzione.
Una soluzione con molto soluto si definisce concentrata, una con poco soluto si dice diluita.
L’unità di misura per la concentrazione più usata è la concentrazione molare o molarità (simbolo M).
La molarità è definita come:
molarità = moli di soluto / volume della soluzione
o, in simboli:
M = n/V
L’unità di misura della molarità è mol·L-1, indicata con M.
La molalità è molto meno comoda da usare della molarità, ma viene usata in quanto alcune delle proprietà fisiche delle soluzioni sono funzione della molalità e non della molarità. L’unità di misura è mol·kg-1, normalmente indicata con m.
Un’altra maniera di esprimere la concentrazione è la molalità. La molalità è definita come:
molalità = moli di soluto / massa di solvente
Poiché la densità dell’acqua a 25°C è circa 1kg/l, la molalità è approssimativamente uguale alla molarità per soluzioni acquose diluite. Questa è un’utile approssimazione, ma è importante ricordare che non vale per soluzioni in cui il solvente NON è l’acqua, o soluzioni concentrate o a temperature diversa.
molarità = moli di soluto / volume della soluzione
molalità = moli di soluto / massa di solvente
Calcolare la solubilità molale di 10 grammi di idrossido di sodio in acqua.
molalità = moli di soluto / massa di solvente
1. Calcolare il n. di moli
2. Convertire grammi in kg
3. Calcolare la molalità
M = n/V
Lavorare con una soluzione a molarità nota permette di misurare un numero di moli desiderate semplicemente misurando un volume di soluzione.
Per trovare il volume di soluzione che contiene un certo numero di moli, basta scrivere:
volume della soluzione = moli di soluto / molarità
V = n/M
Per trovare il numro di moli contenute in un certo volume, invece:
moli di soluto = molarità · volume della soluzione
n = M·V
n= M · V
dove M è la molarità (mol/L).
M= n/V
dove M è la molarità (mol/L).
Un cubetto di saccarosio del peso di 4 g (saccarosio: C12H22O11) viene posto in 350 ml di acqua. Calcolare la molarità della soluzione.
M = 0.0117 mol /0.350 L
M = 0.033 mol/L
Molto spesso le reazioni vengono effettuate mescolando due soluzioni. Se la molarità della soluzione è nota, si può calcolare il volume di una soluzione che reagisce con un certo volume dell’altra.
Supponiamo per esempio di voler calcolare quanti mL di acido solforico 1.35 M reagiscono con 315 mL di NaOH 0.456 M.
Innanzitutto si deve scrivere la reazione bilanciata:
H2SO4 (aq) + 2 NaOH (aq) → Na2SO4 (aq) + 2 H2O (l)
si calcolano poi le moli di NaOH, usando la molarità come fattore di conversione (e utilizzando un ulteriore fattore di conversione per passare da mL a L).
Un processo molto comune in chimica è la diluizione. Si prende un volume noto di soluzione, e si aggiunge altro solvente (sempre in quantità nota), in modo da ottenere una soluzione più diluita.
Qual è la relazione tra la concentrazione M1 prima della diluizione e la concentrazione M2 dopo la diluizione?
Bisogna considerare il che il numero di moli di soluto rimane invariato, per cui:
n1 = n2
e quindi:
M1·V1 = M2·V2
Normalmente questa espressione ci serve a calcolare:
Anche quando si mescolano due soluzioni, il volume del solvente varia, e bisogna calcolare le nuove concentrazioni molari.
Dopo aver studiato questa ottava lezione bisogna essere capaci di:
E’ utile esercitarsi utilizzando il test VIII Lezione riportato nel materiale supplementare.
1. La materia: proprietà e composizione
2. L'atomo. La tavola periodica
3. Nomenclatura di composti molecolari e ionici
8. Concentrazione delle soluzioni
9. Reazioni in soluzione acquosa
10. Reazioni di ossidoriduzione
11. L'atomo
12. Configurazione elettronica
13. Legame chimico. Strutture di Lewis
14. Strutture di risonanza. Teoria VSEPR
15. Teoria del legame covalente
16. Forze intermolecolari e stati della materia
17. Cinetica chimica
18. Trasferimenti di energia coinvolti nelle reazioni chimiche