7.02 – Concentrazioni soluzioni
La concentrazione di una soluzione è il rapporto tra la quantità di soluto e la quantità di solvente in cui il soluto è disciolto. È possibile esprimere questo rapporto in funzione di diverse grandezze.
- La concentrazione percentuale in massa (% m/m) indica la quantità in grammi di soluto sciolta in 100 grammi di soluzione:
% m/m = (g soluto / g soluzione) × 100
- La concentrazione percentuale massa su volume (% m/V) indica la quantità in grammi di soluto sciolta in 100 mL di soluzione:
% m/V = (g soluto / V soluzione) × 100
- La concentrazione percentuale in volume (% V/V) indica il volume in millilitri di soluto sciolto in 100 mL di soluzione:
% V/V = (V soluto / V soluzione) × 100
- La concentrazione molare(M)o molarità indica il rapporto fra le moli di soluto e il volume in litri della soluzione (numero di moli di soluto per litro di soluzione):
M = mol (soluto) / L(soluzione)
La molarità dipende dal volume, e poiché il volume varia con la temperatura, anche la moralità varia con la temperatura. Per esempio una soluzione acquosa 1M a temperatura ambiente ha una moralità inferiore ad una temperatura più alta perché il volume della soluzione è maggiore.
- La concentrazione molale (m) o molalità è il rapporto tra le moli di soluto e la massa del solvente espressa in kilogrammi (numero di moli di soluto per kg di solvente):
m = mol (soluto) / Kg (solvente)
La molalità è particolarmente utile quando le concentrazioni devono essere confrontate in un ampio intervallo di temperature.
- La frazione molare (X) di un componente a di una soluzione è il rapporto fra il suo numero di moli di quel componente e il numero totale di moli di tutti i componenti:
X(del componente a) = n di moli (del componente a)/n totali
La somma delle frazioni molari di tutti i componenti è uguale a 1.
- La Normalità (N) è il rapporto tra il numero equivalenti (Z) del soluto disciolti in un litro di soluzione.
N= Z soluto / V soluzione
Come ricaviamo il numero equivalenti ( Z) ?
É uguale al rapporto tra i grammi di soluto sulla massa equivalente ME.
Z = grammi / ME
Come ricaviamo la massa equivalente?
É uguale al raporto tra la massa in grammi del soluto e le sue unità attive
ME = massa / unità attive
Il valore delle unità attive varia dal tipo di sostanza e dal tipo di reazione.
Per un acido le unità attive sono il numero di protoni che l’acido è in grado di liberare.
Per un base le unità attive sono il numero di ossidrilioni che la base è in grado di liberare.
Per una sostanza ci si ossida o si riduce le unità attive sono gli elettroni scambiati.
Per un sale il valore delle unità attive corrisponde alle cariche.
Esempi:
- HCl -> É un acido quindi dovremo considerare il numero di protoni che l’acido può rilasciare. In questo caso, essendo un acido monoprotico il valore delle unità attive sarà 1
- H2SO4 -> Il valore delle unità attive sarà 2.
- Fe(OH)3 -> É una base quindi dovremo considerare il numero di ossidrilioni che la base rilascia. In questo caso, il valore delle unità attive sarà 3.
- Al2(SO4)3 -> É un sale quindi dovremo considerare il numero di cariche presenti in soluzione. In questo caso il solfato di alluminio dissocia come 2Al3+ e 3SO42– per cui il valore delle unità attive sarà 3 * 2 = 6.
La normalità è legata alla molarità da un’equazione:
N = M * Z