Ai fini della misurazione è conveniente sapere quanto di una sostanza è disciolta in un dato volume di soluzione; questo è ciò che i chimici intendono per "concentrazione". La molarità è il modo più comune di esprimere la concentrazione quando si lavora con soluzioni e reazioni chimiche. Il motivo è che i reagenti (elementi o composti) si combinano in rapporti di numeri interi quando le loro quantità sono espresse in unità chiamate "moli". Ad esempio, 2 moli di gas idrogeno si combinano con 1 mole di gas ossigeno per produrre 2 moli di acqua, mediante la reazione chimica: 2H2 + O2 = 2H2O.
Incontra la talpa
Una mole di una sostanza è definita come un numero specifico di atomi o molecole chiamato "numero di Avogadro", che è 6,022 × 1023. Il numero è derivato da un accordo internazionale, basato sul numero di atomi in esattamente 12 grammi (g) dell'isotopo di carbonio "C-12". La comodità di questa "unità di conteggio", il Il numero di Avogadro, fornisce si vede considerando, ad esempio, i pesi di 1 mole ciascuno di ossigeno, acqua e anidride carbonica, che sono 16,00 g, 18,02 g e 44,01 g, rispettivamente.
Un'introduzione alla molarità
La molarità, o concentrazione molare (M), è definita come il numero di moli di una sostanza, o "soluto", disciolto in 1 litro di soluzione. La molarità non deve essere confusa con la "molalità", che è la concentrazione espressa come moli di soluto per chilogrammo di solvente. Gli esempi aiuteranno a chiarire il concetto di molarità e come funziona.
Un esempio per calcolare la molarità
Consideriamo un problema che richiede la molarità di una soluzione contenente 100 grammi (g) di cloruro di sodio, NaCl, in 2,5 litri di soluzione. Innanzitutto, determina il "peso formula" di NaCl sommando i "pesi atomici" dei suoi elementi, Na e Cl, come segue:
22,99 + 35,45 = 58,44 g NaCl/mole.
Quindi, calcola il numero di moli in 100 g di NaCl dividendo il peso di NaCl per il suo peso formula:
100 g NaCl ÷ [58,44 g NaCl/mole NaCl] = 1,71 moli NaCl.
Infine, calcola la molarità della soluzione dividendo il numero di moli di NaCl per il volume della soluzione:
1,71 moli NaCl ÷ 2,5 litri = 0,684 M.
Calcolo del soluto necessario per una specifica molarità
Considera un problema che richiede il peso del solfato di sodio, Na2COSÌ4, necessario per preparare 250 millilitri (ml) di una soluzione 0,5 M. Il primo passo è calcolare il numero di moli di Na2COSÌ4 richiesto moltiplicando il volume della soluzione per la molarità:
0,25 litri × 0,5 moli Na2COSÌ4/litro = 0,125 moli Na2COSÌ4
Successivamente, il peso della formula di Na2COSÌ4 è determinato sommando i pesi atomici dei suoi atomi costituenti. Una molecola di Na2COSÌ4 contiene 2 atomi di Na, 1 atomo di S (zolfo) e 4 atomi di O (ossigeno), quindi il suo peso di formula è:
[22,99 × 2] + 32,07 + [16,00 × 4] = 45,98 + 32,07 + 64,00 = 142,1 g Na2COSÌ4/mole
Infine, il peso di Na2COSÌ4 richiesto si calcola moltiplicando il numero di moli per la formula peso:
0,125 moli di Na2COSÌ4 × 142,1 g Na2COSÌ4/mole Na2COSÌ4 = 17,76 g Na2COSÌ4.
