Concentrazione delle soluzioni

Concentrazione delle soluzioni

La concentrazione di una soluzione rappresenta le quantità relative delle sostanze che sono contenute in essa.

Le soluzioni sono spesso definite come diluite, concentrate o sature, ma questi termini hanno solo valore qualitativo e generalmente si riferiscono alla quantità massima di soluto che può essere disciolto. In effetti, una soluzione diluita di una sostanza molto solubile può contenere più soluto di una soluzione concentrata di una sostanza moderatamente solubile. E' necessario descrivere la concentrazione in termini quantitativi, dato che le proprietà delle soluzioni dipendono dalle quantità relative delle sostanze presenti.

La concentrazione indica la quantità di soluto presente in una determinata quantità di soluzione o di solvente.

In chimica si usano diversi modi per esprimere le concentrazioni allo scopo di sottolineare proprietà diverse delle soluzioni.

Percentuale:

Quando non è specificato diversamente, la percentuale si intende in peso: per esempio, una soluzione al 10% di KNO₃  contiene 10grammi di sale ogni 100grammi di soluzione (avremo quindi 10g di KNO₃ e 90g di acqua, se quest'ultima è il solvente).

In alcuni casi è usata la percentuale in volume: osservando l'etichetta di una bottiglia di vino si potrà notare un'indicazione del tipo "12% vol" riferito alla gradazione alcolica; ciò significa che in ogni 100ml di vino vi sono presenti 12ml di alcol etilico.

Molarità:

La molarità è il modo più largamente usato per dare una misura della concentrazione. Rappresenta il numero di moli di soluto per litro di soluzione. Una mole di una sostanza pesa lo stesso numero di grammi che esprime il suo peso molecolare. Una mole di una certa sostanza contiene lo stesso numero di molecole contenute in una mole di qualsiasi altra sostanza. Il simbolo della molarità è M. Una soluzione 0,5 M, ad esempio, si prepara pesando mezza mole di soluto e facendola sciogliere in una certa quantità di solvente; si aggiunge poi ancora del solvente puro fino a che il volume totale è un litro. Per compiere questa operazione i chimici adoperano le burette o i matracci che sono dei recipienti in vetro, graduati in modo da contenere volumi noti. Il concetto di molarità è utile perché, dato che si conosce la quantità di soluto contenuta in un dato volume, si possono dosare quantitativamente le sostanze con rapidità e precisione in base a misure di volume.

Molalità:

La molalità (m) di una soluzione è il numero di moli di soluto per chilogrammo di solvente, (per l'acqua, un litro pesa appunto un chilogrammo). Le soluzioni molali si preparano pesando le giuste quantità di soluto e di solvente e mescolandole. A differenza della molarità, che si basa sul volume della soluzione, la molalità si basa sul peso del solvente. La molalità esprime il rapporto soluto/solvente; per un dato solvente due soluzioni diverse di uguale molalità hanno lo stesso rapporto fra molecole di soluto e molecole di solvente, è una unità di concentrazione particolarmente utile per trattare le proprietà colligative (quelle che dipendono solo dal numero o dal rapporto delle molecole) di una soluzione, come, ad esempio, l'abbassamento del punto di congelamento.

Normalità:

La normalità (N) di una soluzione esprime il numero di equivalenti di soluto (v. equivalente, peso) per litro di soluzione. Gli equivalenti sono le quantità di sostanza che hanno la stessa capacità di combinazione nelle reazioni chimiche. Gli equivalenti sono numericamente uguali alle moli o a frazioni semplici di esse; le soluzioni normali si preparano in modo simile alle soluzioni molari.

Frazione molare:

Le equazioni termodinamiche vengono scritte frequentemente usando la frazione molare, che è il rapporto tra il numero di moli di ciascun componente e il numero totale di moli di tutti i componenti. Questa unità di concentrazione riesce particolarmente utile nel caso di due o più liquidi (o gas) completamente miscibili tra loro: ad esempio, soluzioni di acqua, alcool e acido acetico; l'uso della frazione molare evita di dover specificare qual è il soluto e qual è il solvente.

Pari per milione (p.p.m.):

Si fa ricorso a questa unità di misura quando si ha a che fare con soluzioni molto diluite. Poiché un milionesimo di un chilogrammo è un milligrammo, una parte per milione (1 p.p.m.) equivale a un milligrammo di soluto per chilogrammo di soluzione.