Chimica generale/Concentrazione

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La concentrazione di una soluzione chimica esprime il rapporto tra la quantità di un singolo componente (soluto) e la quantità totale dei componenti della miscela in cui è disciolto (compreso il soluto stesso). Essa può essere espressa in differenti modi. Se la quantità di soluto nel solvente supera dei limiti pre stabiliti la soluzione viene detta satura. Questo lo si può notare anche visivamente vedendo che la soluzione non forma un amalgama ma solvente e soluto sono distinguibili separatamente

Concentrazione espressa in unità fisiche[modifica]

Percentuale in massa [massa % oppure % m/m]
Esprime la massa di soluto (in grammi) contenuta in 100 g di soluzione. Si calcola moltiplicando per 100 il rapporto tra la massa in grammi del soluto ed la massa in grammi della soluzione (massa in grammi di solvente + massa in grammi di soluto).


Percentuale peso/volume [% m/V]
Esprime la massa di soluto (in grammi) contenuta in 100 ml di soluzione. Si calcola moltiplicando per 100 il rapporto tra la massa in grammi del soluto e il volume in millilitri della soluzione (ml solvente + ml soluto).


Percentuale in volume [volume % oppure % V/V]
Esprime il volume di un soluto (in millilitri) contenuta in 100 ml di soluzione. Si calcola moltiplicando per 100 il rapporto tra i millilitri del soluto e i millilitri della soluzione (ml solvente + ml soluto).


Parti per milione [ppm]
Sono un'unità di misura utilizzata per indicare livelli estremamente bassi di concentrazione di un elemento chimico o di un qualsiasi soluto. Il valore delle ppm è equivalente alla quantità assoluta frazionale moltiplicata per un milione. Un milligrammo è una parte per milione del chilogrammo, quindi, dire che una sostanza ha un certo valore espresso in parti per milione è come dire "milligrammi per ogni chilogrammo".

Concentrazione espressa in unità chimiche[modifica]

Frazione molare [χ]
Esprime il rapporto tra il numero di moli di un componente (soluto o solvente) e il numero di moli totali presenti in soluzione. Le frazioni molari assumono valori sempre compresi tra 0 e 1 e la somma delle frazioni molari di tutti i componenti di una soluzione è sempre uguale ad 1.


Molarità [M]
Esprime il numero di moli di soluto contenute in un litro di soluzione. Si calcola facendo il rapporto tra le moli di soluto e il volume della soluzione (l solvente + l soluto). Viene spesso indicata con la formula bruta del soluto racchiusa tra parentesi quadre (ad esempio [H+]).


Molalità [m]
Numero di moli di soluto contenute in 1 kg di solvente. Si calcola moltiplicando per 1000 (g/Kg) il rapporto tra le moli di soluto e la massa in g di solvente. Viene spesso preferita alla molarità perché indipendente dalla temperatura (vedi Proprietà colligative delle soluzioni).


Normalità [N]
Esprime il numero di equivalenti di soluto disciolti in un litro di soluzione. Si calcola facendo il rapporto tra il numero di equivalenti del soluto e il volume della soluzione (l solvente + l soluto). Si può più facilmente calcolare moltiplicando la molarità per la valenza, dove la valenza è il prodotto dei coefficienti stechiometrici dei prodotti.


Calcolo degli equivalenti
Per il calcolo degli equivalenti bisogna innanzitutto determinare il numero equivalente , secondo questi criteri:
  • Per le reazioni acido-base è uguale al numero di H+ od OH- scambiati
  • Per le reazioni RedOx è uguale al numero di elettroni scambiati
  • Per le reazioni di doppio scambio è uguale al numero di cariche (positive o negative) che il sale libera dissociandosi
Quindi è possibile determinare la massa equivalente (PE) od il numero di equivalenti (neq):

E' importante sottolineare il numero di equivalenti è sempre uguale o superiore al numero di moli.

Esempi di esercizi svolti[modifica]

Calcoliamo la concentrazione di 5,845 grammi (dunque 0,1 moli) di NaCl in 1 litro (1 kilogrammo, dunque 55,55 moli) di acqua.

  • %m/mNaCl = 5,845 g * 100 g / 1000 g = 0,5845 %
  • XNaCl = 0,1 mol / 55,55 mol = 1,8 · 10-3
  • MNaCl = [NaCl] = 0,1 mol / 1 l = 0,1 mol/l = 0,1 M
  • mNaCl = 0,1 mol / 1 Kg = 0,1 mol/Kg = 0,1 m
  • NNaCl = 0,1 mol/l * 1 eq/mol = 0,1 eq/l