La molarità e la concentrazione della soluzioni
Durante lo studio delle soluzioni in chimica si introducono diversi sistemi per definire quale sia la concentrazione del soluto. Fra questi oltre a quello che esamineremo in dettaglio di seguito possiamo ricordare la concentrazione percentuale massa/massa (m/m), quella Volume/Volume (V/V) e per finire la percentuale massa/Volume (m/V).
Per chiarezza possiamo anticipare che tutte queste concentrazioni, compresa quella in esame, si basano su un rapporto fra la quantità di soluto e la soluzione nel suo insieme. Non bisogna confondere solvente e soluzione, poiché spesso la differenza in termini di massa o volume è ingente.
Definizione, formula e calcolo
Possiamo definire la molarità come il rapporto fra il numero delle moli di soluto e il volume della soluzione in cui questo risulta disciolto. Per rinfrescare il concetto, la mole è la quantità di sostanza pura o composto che corrisponde a un numero di Avogadro di atomi e molecole ( 6,02214076×1023 mol−1). La consideriamo anche come una quantità in grammi di sostanza o composto che corrisponde (dal punto di vista numerico) alla massa molecolare o atomica. Questo significa che una mole può avere massa molto diversa in base all’elemento o al composto considerato.
La formula che si utilizza per calcolarla è la seguente: M = nsoluto/Vsoluzione. Il volume si esprime in litri anziché in mL come avviene nel caso delle concentrazioni percentuali m/V e V/V. L’unità di misura di conseguenza è la mole su litro (mol/L) e per indicare la concentrazione in moli si rappresenta il simbolo chimico del soluto fra parentesi quadre. Per esempio [NaCl], [HCl] ecc.
Per fare un esempio, supponiamo di avere una soluzione in cui sono disciolte 2,5 moli di cloruro di potassio (KCl) di volume pari a 1300 mL. Calcolare la sua molarità è facile, una volta fatta l’equivalenza per avere il volume espresso in litri, ovvero 1,3 L. Usando la formula vista sopra è M = 2,5/1,3 = 1,92 mol/L.
Qualora la quantità di soluto sia espressa in grammi occorre prima determinare questi a quante moli di composto o sostanza pura corrispondano. Occorre perciò fare un calcolo in più, usando la formula nmoli = massasoluto/MM. La sigla MM sta per massa molecolare, ricavabile dalla somma delle singole masse atomiche espresse in u.m.a. sulla tavola periodica.
L’errore comune fra molarità e molalità
Come accennato all’inizio, bisogna fare sempre attenzione a non confondere il solvente con la soluzione, poiché quest’ultima è l’insieme di soluto e solvente. Calcolarla confondendo questi due elementi può portare a una facile sovrastima e quindi a gravi errori se rapportati nel pratico. Un errore anche peggiore però è confonderla con un’altra misura della concentrazione delle soluzioni, ossia la molalità.
Naturalmente considerando che tra le due cambia appena una lettera, e anche il simbolo è simile (m per la molalità) risulta facile confonderle già leggendo il testo di un problema. Nonostante queste somiglianze però la molalità è una grandezza molto diversa. Rapporta infatti le moli di soluto con la massa della soluzione e non con il suo volume.
Una soluzione che ha molarità pari a 1 contiene una mole di soluto ogni litro di soluzione. Ma se la stessa soluzione ha molalità pari a 1 significa che la mole si trova in un chilogrammo di solvente. La massa cambia in base alla densità della soluzione, e dunque le due grandezze non coincidono praticamente mai. Un’altra differenza fra le due è il fatto che la molalità non risenta affatto dell’influenza della temperatura.
Sebbene si possa obiettare che nel caso dell’acqua volume e massa coincidano c’è da considerare la presenza del soluto. La sua presenza infatti influenza il valore della densità, che quindi cambia rispetto al valore che ha per il solvente puro.
Esercizio sulle formule inverse
La molarità e il numero di moli
