Più comune delle densità,
la concentrazione delle soluzioni si può
esprimere come molarità M e molalità m.
La molarità è il rapporto \frac{mol_{soluto}}{l_{soluzione}}.
La molalità è, invece, il rapporto \frac{mol_{soluto}}{kg_{solvente}}
CONCENTRAZIONE DELLE SOLUZIONI –
Esercizi con molarità
1) Quanti grammi di potassa caustica ci sono in
un litro 0,10 molare?
\frac{x_{mol}}{1l}=0,10\frac{mol}{l}
x = 1 l (0,10) \frac{mol}{1l} = 0,10 molKOH
gKOH = 0,10 mol (56,10\frac{g}{mol}) = 5,61 g
2) Quanti litri di soluzione vanno aggiunti a 4,7 g
di soda caustica per raggiungere un titolo di
0,77 molare?
molNaOH = \frac{4,7g}{40,0\frac{g}{mol}}= 0,1175
\frac{mol_{soluto}}{l_{soluzione}}
lsoluzione = \frac{0,1175mol}{0,77\frac{mol}{l}} = 0,153
Bisogna aggiungere tanto solvente fino ad
ottenere una soluzione di 0,153 litri.
3) Si ha acido nitrico al 69,8% e densità 1,42 g/cm3
e bisogna preparare una soluzione 1 l 0,20 molare.
Si calcoli il volume da prelevare.
Cominciamo a ragionare su ciò che abbiamo:
0,20 = \frac{mol_{HNO_3}}{l_{soluzione}}
69,8\% =(\frac{g_{HNO_3}}{g_{soluzione}})100\%
Ora, basta ragionare al contrario. Le moli finali
di acido nitrico sono:
(0,20\frac{mol}{l}) (1 l) = 0,20 molHNO3
A cui corrispondono questi grammi:
gHNO3 = (0,20 molHNO3) (63,0\frac{g}{mol}) = 12,6
I grammi sono il 69,80% dei grammi soluzione
che sono:
(\frac{12,6g}{69,80})(100) = 18,051 gsoluzione
Il volume (o titolo) da prelevare a quella densità
sarà:
18,51gsoluzione = (X cm3) (1,42\frac{g}{cm^3})
Il volume da prelevare è:
X = \frac{18,051{\color{Red} g}}{1,42 \frac{{\color{Red} g}}{cm^{3}}}=12,72cm^{3}
CONCENTRAZIONE DELLE SOLUZIONI –
Esercizi con la molalità
1) Si calcoli la molalità di 3,455 g di acido
cloridrico in 100 g di acqua
le moli di HCl sono:
\frac{3,455 {\color{Red} g}}{35,450\frac{{\color{Red} g}}{mol}}= 0,1 mol
La conversione in chili è:
(100 {\color{Red} g})(\frac{1 kg}{10^{3} {\color{Red} g}})= 0,1 kg
La molalità sarà:
\frac{0,1 mol}{0,1 kg} = 1,0 m
2) Si calcolino i chili di solvente in una soluzione
0,13 m di 2,21 10-2 mol di acido citrico.
I kg di solvente sono:
\frac{2,21 10^{-2} {\color{Red} mol}}{0,13\frac{{\color{Red} mol}}{kg} } = 0,170 kg
3) Una soluzione acquosa ha molarità 1,510
e densità 1,110 \frac{kg}{dm^3}.
Il peso molecolare del soluto è 126 \frac{g}{mol}. Si calcoli la molalità
1,510\frac{mol}{l} = \frac{mol_x}{l_{soluzione}}
Considero un litro:
1,510\frac{mol}{l}(1l) = 1,510 mol
I grammi sono:
1,510 mol (126 \frac{g}{mol}) = 190,26 g = 0,19026
I grammi soluzione per un litro si ricavano
dalla densità:
kgsoluzione = (1,110 \frac{kg}{dm^3}) (1 dm3) = 1,110
I kg d’acqua saranno:
(1,110 – 0,19026) kg = 0,91974 kg
La molalità sarà:
m = \frac{1,510 mol}{0,91974 kg} = 1,64 \frac{ mol}{kg}
Note teoriche
L’acqua è un liquido che presenta comportamenti
che discostano dai normali liquidi.
In stechiometria si palesa che la sua densità è unitaria,
e ne viene che kg = L e non solo:
Quanto più le soluzioni sono diluite, tanto
più molalità e molarità si avvicineranno.
CONCENTRAZIONE DELLE SOLUZIONI –
Esercizio sull’additività di uguali soluzioni a diverso titolo
Si hanno due soluzioni: una di HCl 0,150 M 10,0
• 10-3 l e l’altra di HCl 2,50×10-3 M 0,40 l.
Tali soluzioni vengono miscelate. Si calcoli
la concentrazione risultante.
0,150\cdot 10^{-3}\frac{mol}{{\color{Red} l}}(10,0 {\color{Red} l})= 1,50 \cdot 10^{-3} mol
2,50\cdot10^{-3}\frac{mol}{{\color{Red} l}}(0,40 {\color{Red} l})= 1,0 \cdot 10^{-3} mol
Le moli totali di acido cloridrico sono:
(1,50 · 10-3 + 1,0 · 10-3) mol = 2,50 · 10-3 mol
I volumi totali sono:
(10,0 · 10-3 + 0,40) l = (1,0 + 40,0) · 10-2 l = 41,0 · 10-2 l