La concentrazione delle soluzioni si può esprimere in vari modi. Un modo per esprimere la concentrazione delle soluzioni è quello che rappresenta la percentuale in massa o in volume di un soluto rispetto alla soluzione. Per soluzioni in cui soluto e solvente sono liquidi si può usare la percentuale in volume.
Un altro modo per esprimere la concentrazione delle soluzioni è la densità data dal rapporto tra massa e volume.
Vi sono poi unità di misura in cui sono presenti le moli ovvero:
- Molarità (o anche M)
- Molalità (o anche m)
- Frazione Molare (X) di un dato componente A di una soluzione
- Normalità
Le soluzioni sono sistemi omogenei costituiti da soluto e solvente la cui composizione quantitativa o titolo si esprime mediante la concentrazione , cioè la quantità di soluto contenuto in una determinata quantità di soluzione.
Formulario
% m⁄m = massa soluto (g) / massa soluzione (g) × 100
% V⁄V = volume soluto (mL) / volume soluzione (mL) × 100
M = moli soluto (n)/volume soluzione (L)
% m⁄V= massa soluto (g) /volume soluzione (mL) × 100
m = moli soluto (n) / massa solvente (Kg)
Xa = moli di A / moli totali
N = numero di equivalenti (Eq) / volume (L)
Il numero di equivalenti è dato da :
Eq = g / (P.E.)
Per calcolare il peso equivalente P.E. si usa la seguente formula :
P.E. = (P.M.) / N
Per stabilire il valore numerico di N valgono le seguenti regole :
acidi N = numero di ioni H+ che l’acido libera (Esempio : per HCl N = 1 ; per H2SO4 N = 2 .
basi N = numero di ioni OH– che la base libera (Esempio : per NaOH N = 1 ; per Fe(OH)3 N =3.
Nelle reazioni redox N = numero di elettroni ceduti o acquistati da una mole di sostanza.
d =massa (g) / volume (mL)
Esercizi
- Calcolare il numero di grammi di NaOH (P.M. = 39.997 g/mol) contenuti in 250 mL di soluzione 0.180 M
Moli = 0.180 mol/L · 0.250 L = 0.0450
Massa = 0.0450 mol · 39.997 g/mol = 1.80 g
- Calcolare la normalità di una soluzione di KMnO4 (P.M. = 158.038 g/mol) contenente 3.84 grammi di soluto in 0.500 litri di soluzione riferita al processo in cui KMnO4 si riduce in ambiente acido per H2SO4 a MnSO4.
Per determinare N consideriamo la semireazione di riduzione MnO4– → Mn2+che, bilanciata, dà :
MnO4– + 8H+ + 5e– → Mn2+ + 4H2O
Pertanto N = 5P.E. = 158.038 /5 = 31.61Eq =3.84 / 31.61 = 0.121N= 0.121 /0.500 = 0.242
- Si dispone di una soluzione di H2SO4 (P.M. = 98.078 g/mol) al 53.6 % m/m .
Sapendo che la densità è 1.44 g/mL , calcolare : Molarità, Molalità, Frazione molare e Normalità relativa al processo acido base in cui si formano sali neutri.
Consideriamo 1.00 L di questa soluzione.
massa soluzione = 1000 mL∙ 1.44 g/ mL = 1440 g
1440∙ 53.6 / 100 = 772 g/L di H2SO4
corrispondenti a 772 / 98.078 = 7.87 M
Poiché in 1440 grammi di soluzione sono contenuti 772 grammi di acido la massa di solvente e pari a 1440 – 772 = 668 g
m =787 / 0.668 Kg= 11.8
moli di H2O sono pari a 668 /18.02 = 37.1
X H2SO4= 7.87 / 7.87+37.1 = 0.175
Per i processi in cui H2SO4 agisce come acido diprotico N = 2
P.E.= 98.078 / 2= 49.04
Eq=772/49.039 = 15.7
Essendo stato considerato 1.00 L di soluzione
N= 15.7 / 1.00 = 15.7
