Concentrazione
Metodi utilizzati per esprimere la concentrazione di una soluzione
In questa lezione vedremo quali sono i principali metodi impiegati per esprimere la concentrazione di una soluzione e come vengono classificati. Un prerequisito essenziale, per affrontare la lezione, è conoscere la differenza tra solvente e soluto di una soluzione.
Una soluzione è formata solitamente da due componenti: il soluto e il solvente; con il termine di solvente si indica il componente della soluzione presente in maggiore quantità, ed è quello che scioglie il soluto, che invece è presente in minor quantità. Ad esempio, nell'acqua zuccherata, lo zucchero (che è stato sciolto ed è presente in minore quantità) è il soluto, mentre l'acqua (che ha sciolto lo zucchero) è il solvente.
Di una soluzione, oltre a conoscere la natura dei suoi componenti è importante conoscere il rapporto delle loro quantità; riferendosi ad una soluzione, i termini diluita e concentrata sono solo qualitativi e quindi poco significativi.
Per tale motivo si è sentita l'esigenza di determinare il rapporto delle quantità dei componenti di una soluzione mediante criteri strettamente quantitativi esprimendo tale valore in termini di concentrazione o titolo di una soluzione.
Concentrazione delle soluzioni
La concentrazione o titolo di una soluzione indica la quantità di soluto presente in una determinata quantità di soluzione o, in alcuni casi, di solvente.
Diversi metodi vengono utilizzati per esprimere la concentrazione di una soluzione. Essi si distinguono in: unità fisiche e unità chimiche.
1) UNITA' FISICHE
Le unità fisiche esprimono la concentrazione di una soluzione utilizzando unicamente grandezze fisiche (massa e volume). Le unità fisiche sono le seguenti:
Percentuale in massa
La percentuale in massa (%m/m) indica i grammi di soluto sciolti in 100 grammi di soluzione.
Operativamente la composizione percentuale in massa è data dal rapporto tra la massa in grammi del soluto e la massa in grammi della soluzione, moltiplicato per 100:
Percentuale in volume
La percentuale in volume (%V/V) indica il volume in mL di soluto sciolti in 100 mL di soluzione.
La si calcola dal rapporto tra il volume in mL del soluto e il volume in mL della soluzione, moltiplicato per 100:
Percentuale massa su volume
La percentuale massa su volume (%m/V) indica i grammi di soluto sciolti in 100 mL di soluzione.
Operativamente la composizione percentuale massa su volume è data dal rapporto tra la massa in grammi del soluto e il volume in mL della soluzione, moltiplicato per 100:
mg/L
I milligrammi su litro (mg/L) indicano i milligrammi di soluto presenti in un litro di soluzione.
SI calcolano dal rapporto tra la massa in grammi di soluto e il volume in litri della soluzione:
Parti per milione
In una soluzione acquosa le parti per milione (ppm) indicano quanti milligrammi di soluto sono presenti in 1 litro di soluzione e pertanto corrispondono ai mg/L.
Parti per miliardo
In una soluzione acquosa le parti per miliardo (ppb) indicano quanti microgrammi di soluto sono presenti in 1 litro di soluzione e pertanto corrispondono ai µg/L.
2) UNITA' CHIMICHE
Le unità chimiche esprimono la concentrazione di una soluzione utilizzando anche grandezze chimiche (numero delle moli). Le unità chimiche sono le seguenti:
Molarità
La molarità (M) indica le moli di soluto presenti in un litro di soluzione; la sua unità di misura è pertanto mol/L.
Operativamente è data dal rapporto tra il numero di moli di soluto e il volume in litri della soluzione:
Il valore della molarità di una soluzione dipende dalla temperatura, essendo il volume della soluzione influenzato da T.
Molalità
La molalità (m) indica le moli di soluto presenti in un kg di solvente; la sua unità di misura è pertanto mol/kg.
Operativamente la molalità di una soluzione è data dal rapporto tra il numero di moli di soluto e la massa in kg del solvente:
A differenza della molarità, il suo valore non dipende dalla temperatura.
Normalità
La normalità di una soluzione (N) indica il numero di equivalenti di soluto contenuti in 1 litro di soluzione; la sua unità di misura è eq/L.
È data dal rapporto tra il numero di equivalenti di soluto e il volume in litri della soluzione.
Frazione molare
La frazione molare di una soluzione (X) indica il rapporto tra il numero delle moli di un soluto e il numero delle moli totali.
Dato che i termini della frazione sono omogenei (moli al numeratore e moli al denominatore), X è un numero puro.
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