Quale unità di concentrazione usare

La molarità, moli di soluto per litro di soluzione, è l'unità dominante in laboratorio perché i reagenti si prelevano per volume e i coefficienti di reazione sono rapporti fra moli. Ha però un difetto: il volume di un liquido cambia con la temperatura, quindi una soluzione 1 M a 20 °C non è esattamente 1 M a 60 °C. Per questo nei calcoli termodinamici si preferisce la molalità, che divide per la massa di solvente e non risente della temperatura.

Le percentuali si usano dove non serve conoscere la sostanza a livello molecolare. La percentuale in massa è quella delle etichette alimentari e dei reagenti commerciali; la percentuale massa su volume, grammi per cento millilitri, è quella della soluzione fisiologica allo 0,9%; la percentuale in volume è il grado alcolico. Le parti per milione servono quando la percentuale darebbe numeri con troppi zeri, come nelle analisi delle acque.

La diluizione è il calcolo più frequente in assoluto, e si regge su una sola osservazione: aggiungendo solvente le moli di soluto non cambiano. Da questo segue M₁V₁ = M₂V₂, dove i due prodotti sono le stesse moli prima e dopo. La domanda pratica non è quasi mai quale concentrazione si ottiene, ma quanto solvente aggiungere: è la differenza fra i due volumi, riportata sotto il risultato.

Errori frequenti

  • Usare il volume di solvente al posto di quello della soluzione nella molarità: sciogliere una mole in un litro d'acqua non dà una soluzione 1 M, perché il volume finale supera il litro. Si porta a volume, non si aggiunge un litro.
  • Lasciare il volume in millilitri: la molarità richiede i litri. Duecentocinquanta millilitri sono 0,25 L, e dimenticarlo sbaglia il risultato di mille volte.
  • Confondere molarità e molalità: la prima divide per il volume della soluzione in litri, la seconda per la massa del solvente in chilogrammi. Nelle soluzioni acquose diluite i valori sono simili, il che rende l'errore difficile da notare.

Domande frequenti

Come si calcola la molarità di una soluzione?

Si dividono le moli di soluto per i litri di soluzione: M = n/V. Se hai i grammi anziché le moli, prima si divide la massa per la massa molare. Attenzione: il volume è quello della soluzione finita, non del solvente aggiunto.

Come si usa la formula M₁V₁ = M₂V₂?

Si moltiplica la concentrazione iniziale per il volume iniziale e si divide per il volume finale, ottenendo la concentrazione dopo la diluizione. Il solvente da aggiungere è la differenza V₂ − V₁.

Qual è la differenza fra % m/m e % m/V?

La prima è grammi di soluto ogni cento grammi di soluzione, la seconda grammi ogni cento millilitri. Coincidono solo quando la densità della soluzione è un grammo per millilitro, cioè per soluzioni acquose molto diluite.

Quanto vale 1 ppm?

Una parte su un milione, cioè un milligrammo di soluto per chilogrammo di soluzione, o equivalentemente un milligrammo per litro nelle soluzioni acquose diluite. Corrisponde allo 0,0001%.

Come funziona questo calcolo

Molarità: M = n/V, con n in moli e V in litri di soluzione. Dai grammi: M = m/(M·V). Molalità: b = n/kg di solvente. Percentuale in massa: % m/m = (massa soluto / massa soluzione) × 100. Percentuale massa su volume: % m/V = (g soluto / mL soluzione) × 100. Percentuale in volume: % V/V = (volume soluto / volume soluzione) × 100. Parti per milione: ppm = (massa soluto / massa soluzione) × 10⁶, pari a %·10⁴. Diluizione: M₁V₁ = M₂V₂, da cui M₂ = M₁V₁/V₂; il solvente da aggiungere è V₂ − V₁ e il fattore di diluizione è V₂/V₁.