Soluzioni
  • La molarità è un termine ormai desueto che indica la concentrazione molare, ossia una grandezza che esprime il numero di moli di soluto contenute in un litro di soluzione.

    Per comprendere appieno la definizione di molarità bisogna ricordare cosa sono soluto e soluzione.

    Dato un miscuglio omogeneo di due o più componenti chimici:

    - il solvente è la sostanza presente in quantità maggiore e che è in grado di sciogliere le altre sostanze con cui viene mischiata;

    - il soluto è la sostanza presente in quantità minore e che si scioglie quando viene mescolata con il solvente;

    - la soluzione è l'unione tra solvente e uno o più soluti.

    Ad esempio, l'acqua salata è una soluzione in cui il solvente è l'acqua e il soluto è il sale.

    Come si calcola la molarità

    La molarità di una sostanza è data dal rapporto tra il numero di moli di soluto e il volume della soluzione in cui è disciolto in soluto.

    Indicando con c la molarità, con n il numero di moli e con V il volume, la formula per il calcolo della molarità è la seguente

    c = \frac{n}{V}

    L'unità di misura con cui si indica la molarità è la mole su litro (mol/l), equivalentemente la mole su decimetro cubo (mol/dm3) o ancora la mole su metro cubo (mol/m3)

    c\ \to\ \frac{\mbox{mol}}{\ell}\ \ ;\ \ \frac{\mbox{mol}}{\mbox{dm}^3}\ \ ;\ \ \frac{\mbox{mol}}{\mbox{m}^3}

    A tal proposito è bene ricordare le relazioni che legano le misure di volume, da cui discendono le seguenti relazioni

    \frac{\mbox{mol}}{\ell}=\frac{\mbox{mol}}{\mbox{dm}^3}=10^3\ \frac{\mbox{mol}}{\mbox{m}^3}

    Esempio sul calcolo della molarità

    Calcolare la molarità di 250 grammi di cloruro di sodio disciolti in 2 litri di soluzione.

    Svolgimento: dai dati forniti conosciamo il volume della soluzione, che è pari a 2 litri. Per calcolare la molarità dobbiamo trovare il numero di moli contenute in 250 grammi di cloruro di sodio e dividerne il valore per 2 litri

    c=\frac{n}{V}

    In generale il numero di moli si calcola dividendo la massa in grammi per la massa molare della sostanza

    n=\frac{m^g}{M_m}

    - la massa in grammi è nota (250 grammi);

    m^g=250\mbox{ g}

    - la massa molare si ottiene moltiplicando il peso molecolare della sostanza per 1 g/mol.

    M_m=\mbox{PM}\cdot \left(1\ \frac{\mbox{g}}{\mbox{mol}}\right)

    La sostanza in esame è il cloruro di sodio, la cui formula chimica è NaCl. Per trovarne il peso molecolare, indicato con PM(NaCl), dobbiamo sommare i pesi atomici degli atomi che formano il composto.

    Sulla tavola periodica leggiamo che il peso atomico del sodio PA(Na) è 22,99 mentre il peso atomico del cloro PA(Cl) è 35,45.

    Possiamo così ricavare il peso molecolare del cloruro di sodio

    \mbox{PM}_{NaCl}=\mbox{PA}_{Na}+\mbox{PA}_{Cl}=22,99+35,45=58,44

    Moltiplicando tale valore per 1 g/mol otteniamo la massa molare

    M_{m,NaCl}=58,44 \cdot \left(1 \ \frac{\mbox{g}}{\mbox{mol}}\right)=58,44\ \frac{\mbox{g}}{\mbox{mol}}

    Possiamo infine calcolare il numero di moli contenute in 250 grammi di NaCl, il cui valore si ottiene dividendo la massa in grammi per la massa molare:

    n_{NaCl}=\frac{m^g_{NaCl}}{M_{m,NaCl}}=\frac{250 \mbox{ g}}{58,44 \ \frac{\mbox{g}}{\mbox{mol}}} \simeq 4,28 \mbox{ mol}

    Abbiamo tutto quello che ci occorre per calcolare la molarità: dividendo il numero di moli del soluto per il volume della soluzione otteniamo il dato richiesto dal problema

    c_{NaCl}=\frac{n_{NaCl}}{V_{sol}}=\frac{4,28 \mbox{ mol}}{2 \ \ell} = 2,14 \ \frac{\mbox{mol}}{\ell}

    Formule inverse della molarità

    La molarità si ottiene dividendo il numero di moli del soluto per il volume della soluzione

    c=\frac{n}{V}

    Dalla formula precedente possiamo ottenere le seguenti formule inverse della molarità

    (1) \ n= c \cdot V

    che permette di trovare il numero di moli del soluto conoscendo il volume della soluzione e la molarità

    (2) \ V = \frac{n}{c}

    grazie alla quale è possibile trovare il volume della soluzione dividendo il numero di moli del soluto per la molarità.

    Molarità e molalità

    A differenza della molarità, la molalità esprime il numero di moli di soluto contenute in 1 chilogrammo di solvente puro.

    Da un punto di vista dell'accuratezza dei risultati, in Chimica si preferisce l'utilizzo della molalità a quello della molarità.

    La molarità infatti fa riferimento al volume della soluzione, che varia al variare della temperatura, invece la molalità viene calcolata mediante la massa del solvente, che è una grandezza che rimane costante al variare della temperatura.

    Ad esempio, se consideriamo 1 litro d'acqua in cui è stata disciolta 1 mole di soluto, all'aumentare della temperatura il volume dell'acqua aumenta, mentre la massa rimane costante.

    Di conseguenza la molalità (che dipende dalla massa) rimane la stessa, mentre la molarità diminuisce in quanto è inversamente proporzionale al volume.

    ***

    Con questo è tutto! Per approfondire l'argomento vi consigliamo di leggere i seguenti spunti di approfondimento:

     

    Numero atomicoNumero di massa
    Unità di massa atomicaMassa molare
    Massa atomica (massa atomica assoluta)Numero di moli
    Peso atomico (massa atomica relativa)Concentrazione molare
    Massa molecolare (massa molecolare assoluta)Volume molare
    Peso molecolare (massa molecolare relativa)Frazione molare
    Risposta di Galois
 
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