La preparazione di soluzioni diluite a partire da soluzioni concentrate costituisce la normale routine in un laboratorio chimico.
Inoltre poiché i reagenti sono forniti con l'indicazione della loro densità e % m/m per la preparazione di soluzioni con una data molarità è necessario fare opportuni calcoli.
Esercizi
1) Calcolare i grammi di perossidisolfato (Na2S2O8) necessari a preparare 1.00 L di soluzione avente concentrazione del 10.0 % m/v
La formula del % m/v è:
% m/v = massa soluto ∙ 100 / volume della soluzione in mL.
Poiché 1.00 L = 1000 mL sostituiamo i dati noti nella formula:
10.0 = massa soluto ∙ 100/ 1000
Ovvero 10.0 ∙ 1000 / 100 = massa soluto = 100 g
2) Una bottiglia di HCl riporta le seguenti informazioni:
Peso molecolare = 36.46 g/mol
d = 1.18 g/cm3
37 % (w/w)
Calcolare la concentrazione molare di tale soluzione e il volume di essa che si deve prelevare per ottenere 200 mL di soluzione 0.100 M
Dal dato della densità sappiamo che 1 cm3 che corrisponde a 1 mL ha una massa di 1.18 g quindi la massa di 1000 mL è pari a 1180 g.
Sappiamo che la concentrazione è al 37 % (w/w) ovvero massa/massa. Ciò significa che in 100 g di soluzione sono contenuti 37 g di HCl.
In 1180 g di soluzione corrispondenti a 1000 mL ovvero a 1 L sono quindi contenuti
1180 ∙ 37 /100 = 436.6 g
La concentrazione espressa in g/L è quindi 436.6 g/L
Per ottenere la concentrazione molare dividiamo per il peso molecolare:
436.6 g/L / 36.46 g/mol= 12.0 M
Per rispondere al secondo quesito possiamo usare la formula delle diluizioni:
M1V1 = M2V2
Sostituiamo i dati e abbiamo: 12.0 V = 0.100 x 200
Da cui V = 1.67 mL
Per la preparazione di 200 mL di soluzione 0.100 M di HCl si prelevano quindi 1.67 mL di soluzione 12.0 M e si porta a volume fino a 200 mL con acqua distillata.
3) Una bottiglia di H2SO4 riporta le seguenti informazioni:
Peso molecolare = 98.08 g/mol
d = 1.84 g/cm3
97.0 % (w/w)
Si descriva la preparazione di una soluzione 0.200 N di acido solforico avente volume pari a 500 mL
Conviene in questo caso calcolare dapprima la molarità di tale soluzione e poi convertire la molarità in normalità. Poi, usando la formula delle diluizioni, si calcola il volume.
Con un ragionamento del tutto analogo al precedente ricaviamo prima la concentrazione in g/L:
1840 ∙ 97.0/100 =1784.8 g/L
1784.8 g/L/ 98.08 g/mol = 18.2 M
Per poter convertire la molarità in normalità teniamo presente che l'acido solforico è un acido diprotico e pertanto il numero di equivalenti è pari a 2.
Applichiamo la formula N = n ∙ M = 2 ∙ 18.2 = 36.4 N
Applicando la formula delle diluizioni:
34.4 V = 0.200 ∙ 500
Da cui V = 2.75 mL
Per la preparazione di 500 mL di H2SO4 si prelevano 2.75 mL della soluzione concentrata e si diluisce fino al volume di 500 mL
4) Calcolare le moli di Na2SO4 presenti in 250 mL di una soluzione al 15.0% m/v
Applichiamo la formula del % m/v sostituendo i dati noti:
15.0 = massa soluto ∙ 100/ 250
Da cui massa soluto = 15.0 ∙ 250 /100 = 37.5 g
Le moli sono date da 35.7 g/142.04 g/mol = 0.264 moli
5) Descrivere la preparazione di 200 mL di una soluzione all'1.0 % m/v a partire la una soluzione al 20% m/v
Dobbiamo quindi determinare il volume della soluzione concentrata da prelevare. Anche in questo caso possiamo usare la formula delle diluizioni:
20.0 V = 1.0 ∙ 200
Da cui V = 10.0 mL
Dopo aver prelevato 10.0 mL della soluzione concentrata si porta a volume diluendo fino a 200 mL
