La concentrazione delle soluzioni
Le soluzioni sono costituite da quantità molto variabili dei loro componenti: se vogliamo fornire una indicazione
precisa circa la loro composizione, è importante conoscere non solo i componenti ma anche le loro rispettive
quantità.
La concentrazione o titolo di una soluzione esprime la quantità di soluto contenuta in una determinata quantità di
soluzione o di solvente.
A seconda di come si sceglie di esprimere la quantità di soluto e la quantità di solvente o soluzione, la
concentrazione può essere espressa in unità fisiche (percentuale in massa, in massa su volume, in volume) o
chimiche (molarità, frazione molare, molalità).
La percentuale massa/massa (%m/m) indica la quantità di soluto espressa in grammi presente in 100 grammi di
soluzione.
La percentuale massa/volume (%m/V) indica la quantità di soluto espressa in grammi presente in 100 mL di
soluzione.
La percentuale volume/volume (%V/V) indica la quantità di soluto espressa in mL presente in 100 mL di
soluzione.
Esercizi
1) Devi preparare 250 mL di una soluzione acquosa di glucosio la cui concentrazione è al 20% m/V. Qual è la
massa di glucosio da pesare? [50 g]
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2) Una marmellata contiene il 70% m/m di frutta e il 30% di zucchero. Calcola la massa di frutta contenuta in un
barattolo da 250 g. [175 g di frutta]
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3) Vuoi preparare una soluzione zuccherata al 20% m/V. Se parti da 150 g di zucchero, quale volume di soluzione è
necessario? [750 mL]
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4) Una bibita alcolita contiene 12 mL di alcol ogni 100 mL. Qual è la sua gradazione alcolica espressa in %V/V? Il
dato ottenuto corrisponde alla gradazione alcolica della bibita. [12%]
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5) Quanto alcol etilico contiene un bicchiere da 200 mL di vino che ha gradazione alcolica pari a 14? [28 mL]
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6) Come prepareresti una soluzione di glucosio al 2% m/V?
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7) Una soluzione di HNO3 ha %m/m pari al 30%. Quale massa di soluzione contiene 10 g di soluto? [33 g]
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8) Calcolare quanti grammi di cloruro di sodio e quanti grammi di acqua vi sono in 250 g di una soluzione al 0,9%
m/m. [2,25g, 248 g]
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9) Una soluzione, di densità pari a 1,12 g/mL, contiene 6,0 g di un soluto in 320,0 g di solvente, calcolare la %
massa su volume della soluzione. [2,06%]
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La molarità (M) indica la quantità di soluto espressa in moli (n) presente in 1 L di soluzione.
Facciamo un esempio: una soluzione 0,2M (si legge 0,2 molare) di cloruro di sodio (MM=58,55g/mol) contiene 0,2
mol di NaCl (ovvero 11,7g) in 1L di soluzione.
Naturalmente è possibile calcolare il numero di moli a partire dai valori di molarità e volume:
e il volume della soluzione a partire dai valori di molarità e di moli:
La frazione molare (x) indica il rapporto tra il numero di moli di soluto e la somma delle moli di soluto e solvente
(in generale di tutti i componenti della soluzione):
Una soluzione costituita da una mole di soluto e da 9 moli di solvente ha frazione molare del soluto pari a 1/10 =
0,1 e frazione molare del solvente pari a 9/10 = 0,9.
La molalità (m) indica il numero di moli di soluto presenti in 1kg di solvente:
Una soluzione 1,2 m (si legge 1,2 molale) di fluoruro di litio LiF (MM = 26 g/mol)contiene 1,2 moli di soluto
(ovvero 1,2x26=31,2g) in 1kg di solvente.
Esercizi sulla molarità:
1)
Calcolare quante moli di cloruro di sodio vi sono in 40 mL di una soluzione 2 M [0,080 mol]
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2)
Calcolare la molarità di una soluzione di idrossido di potassio (d=1,36 g/mL) al 35% m/m. [8,44 mol/L]
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3)
Calcolare la molarità di una soluzione che contiene 7,8 g di cloruro di calcio in 350 mL di soluzione. [0,200
mol/L]…………………………………………………………………………………………………………….
4)
Calcolare la molarità di una soluzione ottenuta sciogliendo 35 g di glucosio C6H12OL6 in 120 mL di acqua.
[1,58 mol/L] ……………………………………………………………………………………………………….
5)
completa la seguente tabella relativa a diverse soluzioni acquose a partire dai dati forniti e ricordando che
la densità dell’acqua è di 1 g/mL.
soluto
Cloruro
di sodio
formula
Mmol(g/mol)
M(mol/L)
NaCl
1,2
H2SO4
Idrossido di
0,002
56,08
sodio
400
HCl
0,1
0,5
600
22,4
0,25
6) Quante moli di NaCl sono contenute in 200 mL di una soluzione acquosa al 20% m/V? [0,68 mol]
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7) Calcolare quanti grammi e quante moli di cloruro di sodio sono contenuti in 37 g di una soluzione 4% m/m.
[1,48 g, 0,0253 mol] ………………………………………………………………………………………………..
8) Calcolare quante moli di acido solforico vi sono in 34 mL di una soluzione all’80% m/V. [0,28 mol]
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9) Calcolare quante moli di sodio sono contenute in 57 mL di una soluzione al 3% m/V. [0,029]
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Diluizione di una soluzione
Nelle attività di laboratorio si devono spesso diluire soluzioni concentrate a molarità nota per aggiunta di un ben
determinato volume di solvente (di solito acqua). Durante la diluizione è bene tenere presente che il numero di moli
di soluto presente nella soluzione finale è uguale a quello della soluzione iniziale, dal momento che l’aggiunta di
acqua non modifica in alcun modo la quantità di soluto. Si ha allora che:
Cambierà invece la concentrazione della soluzione finale che sarà ovviamente inferiore a quella iniziale e
determinabile come segue:
Nel diluire le basi dei gruppi 1 e 2 o acidi come l’acido nitrico HNO3, l’acido solforico H2SO4 e l’acido cloridrico
HCl si deve fare attenzione perché queste sostanze reagiscono con l’acqua determinando un grande sviluppo di
calore, con improvviso aumento della temperatura e rischiodi schizzi di soluzioni fortemente corrosive. Nella
diluizione si aggiunge il soluto (acido o base) all’acqua e non viceversa: in questo modo la superficie di interazione
si riduce: i soluti, in generale più densi dell’acqua, si portano sul fondo del recipiente e il calore sviluppato si
smaltisce attraverso la colonna di liquido sovrastante.
ESERCIZIO SVOLTO sulla DILUIZIONE
1) Devi preparare 1250 cm3 di una soluzione acquosa di acido acetico 1,52 M. Per fare questo hai a disposizione
acido acetico in concentrazione 16,5 M. Capita spesso in laboratorio di dover preparare una soluzione partendo da
un’altra soluzione più concentrata che viene anche detta soluzione madre. Il problema da risolvere è questo: qual è
il volume di soluzione concentrata (madre) da prelevare?
L’esercizio può essere risolto effettuando due passaggi di calcolo:
■
moli di soluto richieste per preparare la soluzione diluita 1,52 M:
M
n
V
■
V
n  M  V  1,52mol / L 1,250L  1,90mol
Volume di soluzione concentrata 16,5 M da prelevare che contenga le moli calcolate di soluto:
n
M
V  1,90mol / 16,5mol / L  0,115L
Esercizi: ADESSO PROVA TU
2) Dimostra che la soluzione ottenuta come da figura ha concentrazione 0,1 M
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3) A 500 mL di una soluzione 0,2M di NaCl vengono aggiunti 1,5 L di acqua. Calcola la molarità della soluzione
diluita. [0,05 M]
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4) Calcola la molarità finale di 1 mL di soluzione 6 M di HCl che viene diluito sino al volume finale di 1 L.
[6·10-3 mol/L] ………………………………………………………………………………………………………..
5) Da una soluzione 1,5M di HCl si prelevano 15 mL e si diluiscono in pallone tarato a 500 mL. Qual è la
molarità della nuova soluzione? [c]
A 0,5 M B 0,7 M C 0,045 M D 0,075 M
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6) Una soluzione di 400 mL di HNO3 0,05 M è stata ottenuta diluendo 40 mL di una soluzione più concentrata.
Qual è la molarità della soluzione più concentrata? [a]
A 0,5 M B 8 M C 1,2 M D 1,5 M
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7) Da una soluzione di NaOH 1,5 M si prelevano 50 mL e si diluiscono in un pallone tarato a 250 mL. Qual è la
concentrazione della soluzione finale? [c]
A 0,05 M B 0,03 M C 0,3 M D 0,5 M8)
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8) Calcola quanti litri di soluzione 0,1 M di NaOH si possono ottenere diluendo 200 mL di soluzione madre 2 M
[4,00 L]
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9) Calcola il volume di una soluzione di HCl 12 M necessario per preparare 1,5 L di una soluzione 0,25 M. [31
mL]
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10) In un cilindro graduato dove sono contenuti 50,0 mL di una soluzione 0,5 M di KCl si aggiungono poi 200
mL di acqua. Dato che il volume complessivo risulta 250 mL, qual è la molarità della soluzione diluita? [0,1 M]
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11) L’acido nitrico più concentrato presente in laboratorio è 15,5 M. Quanti millilitri ne occorrono per preparare
2,00 dm3 di HNO3 2M? [258 mL]
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12) Avendo a disposizione 150 mL di una soluzione di acido carbonico H2CO3 0,80 M, calcolare quanti mL di
acqua devono essere aggiunti per diluire la soluzione ed ottenere una soluzione 0,30 M dello stesso acido. [250
ml] ………………………………………………………………………………………………………………..