Molarità — Formula, diluizione ed esercizi svolti

La molarità è la concentrazione di una soluzione espressa in moli di soluto per litro di soluzione. Per calcolarla, usa $M = n/V$, converti il volume finale in litri e, se necessario, converti prima i grammi in moli.

La formula fondamentale è

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

dove $M$ è la molarità, $n$ è il numero di moli di soluto e $V$ è il volume finale della soluzione in litri.

Se devi ricordare un solo dettaglio, ricorda il denominatore: la molarità usa i litri di soluzione, non i litri di solvente. Se un esercizio dice "porta la soluzione a volume fino a $250\ \mathrm{mL}$", quel volume finale della soluzione è il valore da usare.

Cosa significa la formula della molarità

Una soluzione da $1.0\ \mathrm{M}$ contiene $1.0$ mole di soluto per $1.0$ litro di soluzione. Non significa che hai aggiunto il soluto a esattamente $1.0$ litro di acqua. Dopo il mescolamento, conta il volume finale della soluzione.

Per questo la molarità è utile nel lavoro di laboratorio: il volume finale della soluzione è una grandezza che puoi misurare direttamente con matracci, pipette e burette.

Come calcolare la molarità da moli o grammi

Usa sempre la stessa sequenza:

1. Trova la quantità di soluto in moli.
2. Converti il volume finale della soluzione in litri.
3. Dividi le moli per i litri di soluzione.

Se il problema fornisce la massa invece delle moli, converti prima:

$$n = \frac{\text{mass}}{\text{molar mass}}$$

Per esempio, se conosci la massa del soluto in grammi e la sua massa molare in $\mathrm{g/mol}$, questo passaggio ti dà il numero di moli necessario per la formula della molarità.

Esempio svolto: molarità da grammi e volume

Supponi che $5.84\ \mathrm{g}$ di NaCl vengano sciolti e che il volume finale della soluzione sia $500\ \mathrm{mL}$. Trova la molarità.

Per prima cosa converti i grammi in moli. Usando una massa molare di circa $58.44\ \mathrm{g/mol}$ per NaCl,

$$n = \frac{5.84}{58.44} \approx 0.100\ \mathrm{mol}$$

Ora converti il volume:

$$500\ \mathrm{mL} = 0.500\ \mathrm{L}$$

Poi applica la formula della molarità:

$$M = \frac{0.100}{0.500} = 0.200\ \mathrm{mol/L}$$

Quindi la soluzione è

$$0.200\ \mathrm{M}$$

Questo percorso completo è lo schema alla base di molti calcoli di molarità: grammi -> moli -> litri -> molarità.

Quando funziona la formula della diluizione

Quando diluisci una soluzione, aggiungi solvente ma la quantità dello stesso soluto resta invariata. In questa condizione, le moli prima e dopo la diluizione sono uguali, quindi si ottiene

$$M_1 V_1 = M_2 V_2$$

Questa equazione funziona solo se si sta diluendo lo stesso soluto e nessun soluto viene perso o consumato in una reazione.

Esempio rapido

Se prendi $25.0\ \mathrm{mL}$ di una soluzione di NaCl da $1.20\ \mathrm{M}$ e la diluisci fino a $100.0\ \mathrm{mL}$, allora

$$M_2 = \frac{M_1 V_1}{V_2} = \frac{(1.20)(25.0)}{100.0} = 0.300\ \mathrm{M}$$

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

Errori comuni nei calcoli di molarità

Usare i millilitri come se fossero litri

Se inserisci $250\ \mathrm{mL}$ in $M = n/V$ come $250$ invece di $0.250$, la tua risposta sarà sbagliata di un fattore $1000$.

Usare il volume del solvente invece del volume della soluzione

La molarità si basa sul volume finale dell'intera soluzione. Se il problema dice "diluisci fino a $1.00\ \mathrm{L}$", usa $1.00\ \mathrm{L}$.

Saltare la conversione da grammi a moli

La massa non entra direttamente nella formula della molarità. Servono prima le moli.

Usare $M_1 V_1 = M_2 V_2$ nel problema sbagliato

Questa scorciatoia vale solo per le diluizioni. Se una reazione chimica cambia la quantità di soluto, usa invece le moli e l'equazione bilanciata.

Dove si usa la molarità in chimica

La molarità compare nella preparazione di soluzioni, nelle titolazioni, nelle diluizioni e nella stechiometria delle soluzioni. È particolarmente utile quando il problema è costruito attorno a volumi misurati.

Poiché la molarità dipende dal volume, può cambiare se la temperatura varia abbastanza da modificare in modo apprezzabile il volume della soluzione. Nella maggior parte dei problemi introduttivi, questo effetto viene ignorato, a meno che la domanda non lo richieda esplicitamente.

Due rapidi esercizi sulla molarità

Prova a risolverli senza riguardare l'esempio svolto:

1. Qual è la molarità di una soluzione ottenuta sciogliendo $0.250\ \mathrm{mol}$ di glucosio e portando il volume finale a $1.00\ \mathrm{L}$?
2. Qual è la nuova concentrazione se $50.0\ \mathrm{mL}$ di una soluzione da $0.80\ \mathrm{M}$ vengono diluiti fino a $200.0\ \mathrm{mL}$?

Risposte:

1. $0.250\ \mathrm{M}$
2. $0.20\ \mathrm{M}$

Prova un problema simile

Crea una tua versione cambiando un solo numero nell'esempio svolto, come la massa del soluto o il volume finale, e risolvilo di nuovo dall'inizio. Se vuoi un caso simile che usa la stessa logica di concentrazione all'interno di una reazione, continua con Titration Calculations.