Concentrazione di una soluzione
La concentrazione di una soluzione rappresenta le quantità relative delle
sostanze che sono contenute in essa.
Le soluzioni sono spesso definite come diluite, concentrate o sature, ma
questi termini hanno solo valore qualitativo e generalmente si riferiscono alla
quantità massima di soluto che può essere disciolto. In effetti, una soluzione
diluita di una sostanza molto solubile può contenere più soluto di una
soluzione concentrata di una sostanza moderatamente solubile. E' necessario
descrivere la concentrazione in termini quantitativi, dato che le proprietà
delle soluzioni dipendono dalle quantità relative delle sostanze
presenti.
In chimica si usano diversi modi per esprimere le concentrazioni allo scopo
di sottolineare proprietà diverse delle soluzioni.
La molarità è il modo più largamente usato per dare una misura della
concentrazione. Rappresenta il numero di
moli di soluto per litro di soluzione. Una mole di una sostanza pesa lo
stesso numero di grammi che esprime il suo peso molecolare. Una mole di una
certa sostanza contiene lo stesso numero di molecole contenute in una mole di
qualsiasi altra sostanza. Il simbolo della molarità è M. Una soluzione 0,5 M,
ad esempio, si prepara pesando mezza mole di soluto e facendola sciogliere in
una certa quantità di solvente; si aggiunge poi ancora del solvente puro fino a
che il volume totale è un litro. Per compiere questa operazione i chimici
adoperano le burette o i matracci che sono dei recipienti in vetro, graduati in
modo da contenere volumi noti. Il concetto di molarità è utile perché, dato
che si conosce la quantità di soluto contenuta in un dato volume, si possono
dosare quantitativamente le sostanze con rapidità e precisione in base a misure
di volume.
La molalità (m) di una soluzione è il numero
di moli di soluto per chilogrammo di solvente, (per l'acqua, un litro
pesa appunto un chilogrammo). Le soluzioni molali si preparano pesando le giuste
quantità di soluto e di solvente e mescolandole. A differenza della molarità,
che si basa sul volume della soluzione, la molalità si basa sul peso del
solvente. La molalità esprime il rapporto soluto/solvente; per un dato solvente
due soluzioni diverse di uguale molalità hanno lo stesso rapporto fra molecole
di soluto e molecole di solvente, è una unità di concentrazione
particolarmente utile per trattare le proprietà colligative (quelle che
dipendono solo dal numero o dal rapporto delle molecole) di una soluzione, come,
ad esempio, l'abbassamento del punto di congelamento.
Quando non si conosce il peso molecolare di un soluto, o quando questo non
interessa la concentrazione può essere espressa in termini del peso del soluto
rispetto al peso della soluzione. Si assume che una soluzione acquosa diluita
pesi un chilogrammo per litro, cosicché una soluzione
al 5%, ad esempio, viene preparata ponendo 50 grammi di soluto in un
pallone graduato, sciogliendo il soluto con acqua e riempiendo il contenitore
fino al segno di un litro.
La normalità (N) di una soluzione esprime il numero di equivalenti di
soluto (v. equivalente, peso) per litro di soluzione. Gli equivalenti sono le
quantità di sostanza che hanno la stessa capacità di combinazione nelle
reazioni chimiche. Gli equivalenti sono numericamente uguali alle moli o a
frazioni semplici di esse; le soluzioni normali si preparano in modo simile alle
soluzioni molari.
Le equazioni termodinamiche vengono scritte frequentemente usando la
frazione molare, che è il rapporto tra il numero di moli di ciascun componente
e il numero totale di moli di tutti i componenti. Questa unità di
concentrazione riesce particolarmente utile nel caso di due o più liquidi (o
gas) completamente miscibili tra loro: ad esempio, soluzioni di acqua, alcool e acido
acetico; l'uso della frazione molare evita di dover specificare qual è il
soluto e qual è il solvente.
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