Concentrazione-Soluzioni

(1)

Concentrazioni delle soluzioni

La concentrazione ci dà informazioni sulla quantità relativa di una sostanza presente in una miscela, quindi è una proprietà intensiva, cioè non dipende dalla quantità di miscela presente.

La concentrazione è espressa molto spesso come rapporto tra la quantità di soluto e la quantità di soluzione, ma talvolta come rapporto tra la quantità di soluto e la quantità di solvente.

Poiché il numeratore e il denominatore del rapporto possono essere espressi entrambi in unità di massa, di volume o di moli, i chimici usano diversi modi per esprimere la concentrazione.

(2)

(3)

Molarità

E’ il numero di moli di soluto presenti in un litro di soluzione:

Le unità sono mol/litro ma sono generalmente indicate con M.

soluzione

di

litri

soluto

di

moli

Molarità



Ad esempio, una soluzione ottenuta sciogliendo 0,20 moli di glucosio in acqua sino ad un volume di 2,0 l ha molarità:

M

0,10

mol/l

0,10

litri

2,0

moli

0,20

_

(4)

Percentuale in massa di soluto

E’ definita come:

100 soluzione

della

massa

soluto

di

massa

soluto

di

massa

%





Ad esempio per una soluzione ottenuta mescolando 3,5 g di glucosio e 96,5 g di acqua si ha:

%

3,5

100 g

96,5

g

3,5

g

3,5

glucosio

massa

%









(5)

Molalità

E’ il numero di moli di soluto per chilogrammo di solvente:

Le unità sono mol/Kg ma sono generalmente indicate con m.

solvente

di

Kg

soluto

di

moli

molalità



(6)

Esempio: Calcolare la molalità di una soluzione ottenuta sciogliendo 5,67 g di glucosio (C₆H₁₂O₆) in 25,2 g di acqua

m

1,25

Kg

.0252

0 mol

0,0315

molalità



glucosio glucosio

0,0315

mol

g/mol

180,2

g

5,67

n



(7)

Frazione molare

Per una soluzione fra due componenti A e B la frazione molare di A è definita:

B

di

moli

A

di

moli

A

di

moli

soluzione

totali

moli

A

di

moli

x

_A





Ad esempio in una soluzione ottenuta sciogliendo 0,0315 moli di glucosio in 25,2 g di acqua le frazioni molari del glucosio e dell’acqua sono: O H O H₂

1,40

mol

₂

g/mol

18,0

g

25,2

n



0,022

1,40

0,0315

x

_glucosio







0,978

1,40

0,0315

1,40

x

_H _O 2







x

H₂O



x

glucosio



1

(8)

Conversione fra unità di concentrazione

Conviene far riferimento ad una certa quantità di solvente o di soluzione, determinare le quantità di soluto e di solvente corrispondenti e riutilizzarle per il calcolo della nuova concentrazione.

Le quantità di riferimento per le concentrazioni da convertire sono:

Molalità

Molalità 1 Kg di solvente1 Kg di solvente Molarità

Molarità 1 litro di soluzione1 litro di soluzione Frazione molare

Frazione molare 1 mole di soluzione1 mole di soluzione % massa

(9)

Molalità Frazione molare

Una soluzione di glucosio è 0,120 m. Calcolare le frazioni molari di glucosio e acqua.

mol

55,6

g/mol

18 g

1000

moli

0,120

moli

O H glucosio 2



Tale soluzione contiene 0,120 moli di glucosio per 1 Kg di solvente (acqua). Si ha quindi:

0,998

55,6

0,120

55,6

x

0,00215

55,6

0,120

x

O H glucosio 2











(10)

Molalità % massa

Calcolare la % in massa di una soluzione di glucosio 0,120 m.

g

1000

massa

g

21,6

g/mol

180,2

mol

0,120

massa

O H glucosio 2







Tale soluzione contiene 0,120 moli di glucosio per 1 Kg di solvente (acqua). Si ha quindi:

%

2,11

100 ,6

2

1 21,6

massa

%

_glucosio









1

000

(11)

Frazione molare Molalità

Calcolare la molalità di una soluzione acquosa di glucosio la cui frazione molare è 0,150.

X_GLUCOSIO= 0,150

X_ACQUA= 1- 0,150= 0,850

n_acqua = 1000 g / 18g mol-1_{= 55,6 moli}

X_{ACQUA =}0,850 = 55,6 mol/ (n_glucosio+55,6 mol)

0,850 n_glucosio+47,26 = 55,6 mol

n_glucosio= 55,6-47,26/0,850= 9,81 mol

(12)

Molalità Molarità

Calcolare la molarità di una soluzione 0,273 m di glucosio (C₆H₁₂O₆) in acqua, avente densità 1,011103_g/l.

g

49,2

g/mol

180,2

mol

0,273

massa

6 12 6 C H O







Per 1 Kg di solvente vi sono 0,273 moli di (C₆H₁₂O₆) e quindi:

M

0,263

l

1,038

mol

0,273

molarità

l

1,038

1011g/l

g

1049,2

d

massa

volume

massa

d



La massa totale di soluzione è:

g

1049,2

g

1000

g

49,2

massa

_tot



_C₆_H₁₂_O₆



_H₂_O







Nell’espressione per il calcolo della molarità c’è però il volume in litri della soluzione, calcolabile tramite la densità:

(13)

Molarità Molalità

Calcolare la molalità di una soluzione 0,907 M di PbSO₄ in acqua, avente densità 1,252 g/ml.

g

1252

g/ml

1,252

ml

10 1,000

d

volume

massa

_soluzione









3





Per 1 litro di soluzione vi sono 0,907 moli di PbSO₄ La massa di un litro di soluzione è: