8.3 Concentrazione − unità di misura delle soluzioni
La concentrazione di un componente in una soluzione è una grandezza che esprime il rapporto tra la quantità del soluto rispetto alla quantità di soluzione.
Poiché la concentrazione è una grandezza molto utilizzata esistono molte diverse possibilità. Per capirne il senso analizziamo la molarità M e la molalità m:
M Molarità. Immaginiamo di prelevare una soluzione già esistente, ad esempio preleviamo un litro di acqua di mare per misurare la concentrazione del sale disciolto. Possiamo facilmente misurare il volume della soluzione che ad esempio è un litro. Determiniamo poi con una procedura analitica la quantità in moli del sale contenuto nella soluzione. Potremo così esprimere la concentrazione:
che viene detta molarità “M”.
m molalità. Immaginiamo invece di voler creare una soluzione partendo dal soluto e dal solvente puro che è a nostra disposizione. Possiamo misurare le moli di soluto che andremo a disciogliere e la massa in kg del solvente che stiamo per utilizzare. Possiamo in questo caso esprimere la concentrazione:
che viene detta molalità “m”.
Oltre alla molarità e alla molalità esistono altre possibili misurazioni della concentrazione
| % m/m (percentuale in massa) = msoluto/msoluzione·100 |
Quantità percentuale di soluto (grammi) sciolti in 100g di soluzione |
| % m/V (percentuale massa su volume) = msoluto/Vsoluzione(mL) ·100 |
Quantità percentuale di soluto (grammi) sciolti in 100mL di soluzione (1)
Soluzione fisiologica: 0,90 NaCl m/V% = 0,90 g in 100mL (corrisponde a 9,0 g in 1 Litro) |
| % V/V (percentuale in volume) = Vsoluto(mL)/Vsoluzione(mL) ·100 |
Quantità percentuale di soluto (mL) sciolti in 100mL di soluzione |
| M Molarità = nsoluto/Vsoluzione(L) (mol/L) |
Numero di moli presenti in 1 litro di soluzione |
| N Normalità = eqsoluto/Vsoluzione(L) (eq/L) |
Numero di equivalenti presenti in 1 litro di soluzione (2) |
| m molalità = nsoluto/msolvente(kg) (mol/kg) |
Numero di moli presenti in 1 kg di solvente |
| χ Frazione molare = ncomponente/ntotali (adimens.) [il simbolo χ è la lettera greca chi] |
Rapporto tra moli del componente e moli totali |
Note:
(1) % m/V è un metodo di misurazione molto antico che riporta il rapporto tra la massa in soluto in grammi ed i millilitri di soluzione, il tutto moltiplicato per 100. Il che equivale a dire che misura i grammi di soluto in 100mL di soluzione. In sé da un punto di vista dell’analisi dimensionale una percentuale si può calcolare solo su una grandezza adimensionale come ad esempio %V/V dove il rapporto V/V (mL/mL è adimensionale). Risulta così dimensionalmente impropria la misurazione %m/V. Si continua ad utilizzare per motivi di praticità e di continuità storica in alcuni casi come la soluzione fisiologica che non è altro che una soluzione di cloruro di sodio.
(2) equivalente: il temine equivalente anche se può sembrare un aggettivo, esprime una unità di misura della quantità di sostanza ed ha dimensione fisica uguale a “mole”. Mentre la mole è una quantità definita e costante di un numero di Avogadro di particelle di materia, l’equivalente è una quantità variabile, definita di volta in volta in funzione della tipologia di reazione chimica coinvolta. Il numero di equivalenti è comunque sempre un multiplo intero (1, 2, 3, ecc.) delle moli. Per comprenderne il senso immaginiamo una mole di HCl ed una mole di H2SO4 presenti in una soluzione acquosa. Una mole di HCl libera una mole di ioni H+, mentre una mole dell’acido biprotico H2SO4 libera due moli di ioni H+. Se quello che ci interessa è la presenza in acqua di ioni H+, allora ci può far comodo dire che una mole di HCl corrisponde ad un equivalente e che una mole di H2SO corrisponde a due equivalenti. A volte in passato (quiz del 1998) veniva utilizzato anche il grammo equivalente che è la massa in grammi relativa agli equivalenti.
Con le moli sviluppiamo la misurazione detta molarità M (moli/litro) e con gli equivalenti utilizziamo invece la misurazione detta Normalità N (equiv/litro).
Continuando con l’esempio di una mole dei due diversi acidi potremo dire che:
Se in un litro di soluzione abbiamo una mole di HCl allora la soluzione è 1M (si pronuncia “uno molare) e 1N (“uno nomale”).
Se in un litro di soluzione abbiamo una mole di H2SO4 (corrispondente a 2 equivalenti) allora la soluzione è 1M (“uno molare) e 2N (“due nomale”).
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QUIZ sulla Concentrazione − unità di misura delle soluzioni e QUIZ DI CALCOLO |
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8.4 Diluizioni
