Concentrazione delle soluzioni, Valeria Costantino « Chimica Generale ed Inorganica (Farmacia) « Farmacia

Concentrazione molare

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.

Concentrazione molare II

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.

Concentrazione molale

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

Concentrazione molale

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 concentrazione molale

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

10 g NaOH / (4 g NaOH / 1 mol NaOH) = 0.25 mol NaOH

2. Convertire grammi in kg

500 g acqua x 1 kg / 1000 g = 0.50 kg acqua

3. Calcolare la molalità

molalità = 0.25 mol / 0.50 kg
molalità = 0.50 m

Calcolare la concentrazione molare

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

Uso della molarità

n= M · V

dove M è la molarità (mol/L).

m = numero di moli di soluto
V = volume di solvente in litri

Avendo a disposizione 250 ml di una soluzione di acido solforoso (a questo punto del corso dovresti già conoscere la formula dell’acido, se questo non è vero, rivedi la lezione n.3) 0,125 M, calcolare il numero di moli.
Calcolare quanti grammi di bromuro di magnesio sono necessari per preparare 220 ml di una soluzione 0,125 M.

Uso della molarità

M= n/V

dove M è la molarità (mol/L).

m = numero di moli di soluto V = volume di solvente in litri

Un cubetto di saccarosio del peso di 4 g (saccarosio: C₁₂H₂₂O₁₁) viene posto in 350 ml di acqua. Calcolare la molarità della soluzione.

Determinare il numero di moli di saccarosio in 4 grammi
Determinare il volume di solvente in L
Determinare la molarità della soluzione

M = 0.0117 mol /0.350 L

M = 0.033 mol/L

Calcoli stechiometrici in volume

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).

Calcoli stechiometrici in volume (per soluzioni)

Diluizione

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

Diluizione

Normalmente questa espressione ci serve a calcolare:

la molarità finale di una soluzione dopo una diluizione (incognita M₂);
la quantità di solvente da aggiungere per ottenere una certa molarità finale (incognita V₂, che però è il volume totale, non quello da aggiungere!).

Anche quando si mescolano due soluzioni, il volume del solvente varia, e bisogna calcolare le nuove concentrazioni molari.

Obiettivi della VIII lezione

Dopo aver studiato questa ottava lezione bisogna essere capaci di:

Dare una definizione di: concentrazione, molarità, molalità, rapporto molare, diluizione.
Effettuare calcoli stechiometrici con le moli tipo quelli proposti.

E’ utile esercitarsi utilizzando il test VIII Lezione riportato nel materiale supplementare.