La concentrazione in chimica indica quanto soluto è presente rispetto a una quantità scelta di soluzione o di solvente. Le forme di cui gli studenti hanno più spesso bisogno sono la molarità, la molalità e la relazione di diluizione per la molarità.

La distinzione rapida è semplice: la molarità usa i litri di soluzione, mentre la molalità usa i chilogrammi di solvente. Se tieni ben presente questo denominatore, la maggior parte dei problemi sulla concentrazione diventa molto più facile.

Che cosa significa concentrazione in chimica

Se una soluzione è più concentrata di un’altra, contiene più soluto a parità della stessa quantità di riferimento. La quantità di riferimento è importante.

  • La molarità confronta il soluto con il volume totale della soluzione.
  • La molalità confronta il soluto solo con la massa del solvente.

Quindi "concentrazione" è un’idea generale, non una singola formula.

Molarità: moli per litro di soluzione

La molarità si indica con MM ed è definita da

M=nVM = \frac{n}{V}

dove nn è il numero di moli di soluto e VV è il volume finale della soluzione in litri.

Una soluzione da 0.50 M0.50\ \mathrm{M} contiene 0.500.50 moli di soluto per litro di soluzione. L’espressione "di soluzione" è importante. Se sciogli un soluto e poi porti il matraccio a 1.00 L1.00\ \mathrm{L}, quel volume finale di 1.00 L1.00\ \mathrm{L} è il volume da usare.

Poiché la molarità dipende dal volume, può cambiare se la temperatura varia abbastanza da modificare in modo apprezzabile il volume della soluzione.

Molalità: moli per chilogrammo di solvente

La molalità si indica con mm ed è definita da

m=nmsolventm = \frac{n}{m_{\mathrm{solvent}}}

dove nn è il numero di moli di soluto e msolventm_{\mathrm{solvent}} è la massa del solvente in chilogrammi.

Qui il riferimento è solo il solvente, non l’intera soluzione. Se sciogli 0.500.50 moli di soluto in 1.00 kg1.00\ \mathrm{kg} di acqua, la molalità è 0.50 m0.50\ m.

Poiché la molalità si basa sulla massa, spesso è più utile quando le variazioni di temperatura rendono meno pratiche le misure basate sul volume.

Molarità vs. molalità: la differenza che conta

Gli studenti spesso ricordano le formule, ma non quando usarle. Un modo pratico per distinguerle è questo:

  • Usa la molarità quando il problema fornisce o richiede il volume della soluzione.
  • Usa la molalità quando il problema fornisce o richiede la massa del solvente.

Possono avere valori numerici simili nelle soluzioni acquose diluite, ma non sono definite allo stesso modo. Non dovresti scambiarle, a meno che il problema non fornisca informazioni sufficienti per convertirle correttamente.

Esempio svolto: trovare molarità e molalità per lo stesso campione

Supponi che 0.3000.300 moli di glucosio siano sciolte fino a ottenere 600 mL600\ \mathrm{mL} di soluzione, e che il solvente usato sia 0.500 kg0.500\ \mathrm{kg} di acqua.

Inizia con la molarità. Converti 600 mL600\ \mathrm{mL} in 0.600 L0.600\ \mathrm{L} perché la molarità usa i litri di soluzione:

M=0.3000.600=0.500 MM = \frac{0.300}{0.600} = 0.500\ \mathrm{M}

Ora trova la molalità usando la massa del solvente:

m=0.3000.500=0.600 mm = \frac{0.300}{0.500} = 0.600\ m

Questo singolo campione ha due diversi valori di concentrazione perché ogni definizione usa un denominatore diverso. La molarità usa i 0.600 L0.600\ \mathrm{L} di soluzione, mentre la molalità usa i 0.500 kg0.500\ \mathrm{kg} di solvente.

Come funziona l’equazione di diluizione

In una diluizione, aggiungi altro solvente ma mantieni costante la quantità di soluto. Se il soluto non reagisce e non se ne perde, allora il numero di moli prima e dopo la diluizione è uguale.

Per i problemi di molarità, questo porta alla comune equazione di diluizione

M1V1=M2V2M_1 V_1 = M_2 V_2

Questo funziona perché

n1=n2n_1 = n_2

e per la molarità, n=MVn = MV.

Esempio di diluizione

Se prendi 100 mL100\ \mathrm{mL} di una soluzione 1.50 M1.50\ \mathrm{M} e la diluisci fino a 300 mL300\ \mathrm{mL}, allora

M2=M1V1V2=(1.50)(100)300=0.50 MM_2 = \frac{M_1 V_1}{V_2} = \frac{(1.50)(100)}{300} = 0.50\ \mathrm{M}

La concentrazione diminuisce perché la stessa quantità di soluto è distribuita in un volume finale maggiore.

Errori comuni nei problemi sulla concentrazione

Usare la massa della soluzione per la molalità

La molalità usa i chilogrammi di solvente, non i chilogrammi di soluzione.

Usare il volume del solvente per la molarità

La molarità usa il volume finale dell’intera soluzione.

Usare M1V1=M2V2M_1 V_1 = M_2 V_2 nella situazione sbagliata

Questa scorciatoia vale per la diluizione dello stesso soluto quando il numero di moli si conserva. Non si applica se una reazione cambia la quantità di soluto.

Considerare molarità e molalità come intercambiabili

Descrivono la concentrazione in modi diversi. In alcuni casi diluiti i numeri possono essere simili, ma le definizioni restano diverse.

Quando i chimici usano molarità o molalità

La molarità è comune nella preparazione in laboratorio, nelle titolazioni e nella stechiometria delle soluzioni perché i volumi sono facili da misurare con matracci e pipette.

La molalità è particolarmente utile in argomenti come le proprietà colligative, dove una misura di concentrazione basata sulla massa è spesso più comoda.

Un controllo rapido prima di finire

Poniti tre domande:

  1. Ho usato le moli di soluto?
  2. Ho usato i litri di soluzione per la molarità oppure i chilogrammi di solvente per la molalità?
  3. Se ho usato l’equazione di diluizione, la quantità di soluto è davvero rimasta costante?

Prova la tua versione

Modifica l’esempio svolto in modo che le stesse 0.3000.300 moli di glucosio siano portate a 1.20 L1.20\ \mathrm{L} invece che a 600 mL600\ \mathrm{mL}. Ricalcola la molarità, poi verifica se la molalità cambia in questa nuova situazione. È un buon modo per capire davvero quale denominatore usa ciascuna definizione.

Hai bisogno di aiuto con un problema?

Carica la tua domanda e ottieni una soluzione verificata, passo dopo passo, in pochi secondi.

Apri GPAI Solver →