Una soluzione è una miscela di composti in cui uno di essi, il soluto, è distribuito nell'altro, noto come solvente. Il solvente è sempre il composto che costituisce la parte più grande della miscela e, nella maggior parte delle situazioni del mondo reale, il solvente è l'acqua. Le proprietà di una soluzione cambiano con la concentrazione del soluto, quindi i chimici hanno bisogno di unità di concentrazione per misurarla. L'unità di concentrazione più importante è la molarità, che è il numero di moli di soluto per litro di soluzione. La molarità è indicata da una M maiuscola e M in chimica significa quanto segue:
Molarità (M) = (moli di soluto) ÷ (litri di soluzione).
Per calcolare il numero di moli di un soluto, hai bisogno di due informazioni, che potresti dover dedurre da altri dati. Il primo è la formula chimica del soluto e il secondo è la massa del soluto. Quindi calcoli la molarità misurando il volume della soluzione, convertendolo in litri e dividendo questo numero per il numero di moli.
Cos'è una talpa?
A parte gli animali pelosi che scavano, la talpa è una delle unità di misura centrali in chimica. Si basa sul numero di Avogadro, che è 6.02 x 1023. Questo è il numero di atomi in un campione di carbonio-12 che pesa esattamente 12.000 grammi. Lo stesso numero di particelle di qualsiasi altro composto è una mole di quel composto. Una mole di qualsiasi composto ha una massa caratteristica in grammi, che risulta essere esattamente la stessa della sua massa atomica in unità di massa atomica (amu). Ad esempio, la massa atomica dell'idrogeno è 1.008 amu, quindi una mole di idrogeno pesa 1.008 grammi.
Puoi cercare le masse atomiche nella tavola periodica e puoi calcolare la massa molecolare di un composto in base alla sua formula chimica. Una volta che conosci la massa atomica di un composto, conosci immediatamente la massa di una mole di quel composto (massa molare). Se hai un campione del composto a portata di mano, pesalo e dividi per il peso molare per trovare il numero di moli che hai.
Esempio: un campione di idrossido di sodio (NaOH) pesa 32 grammi. Quante talpe sono queste?
Dalla tavola periodica, trovi che le masse atomiche di sodio, ossigeno e idrogeno sono rispettivamente 22,990, 15,999 e 1,008 amu. Arrotondando a un numero intero, le loro masse molari sono rispettivamente 23, 16 e 1 grammi. Aggiungili insieme per ottenere la massa molare di idrossido di sodio, che risulta essere di 40 grammi. Dividi questo numero nella quantità che hai a disposizione per trovare il numero di moli:
32 g/40 g = 0,8 moli.
Come trovare la molarità
Finché hai un modo per misurare la massa di un soluto, puoi calcolarne la molarità misurando il volume della soluzione. Fai attenzione qui, perché la molarità è sempre espressa come moli/litro, quindi se misuri il volume in qualsiasi altra unità, devi convertire in litri. Ecco alcuni fattori di conversione che troverai utili:
1 litro = 0,001 metri cubi = 1.000 millilitri = 0,264 galloni statunitensi = 33,81 once fluide.
Un esempio
Versa 12 grammi di sale (NaCl) in un becher contenente 20 once di acqua. Qual è la molarità del sale nella soluzione?
Puoi risolvere questo problema in tre semplici passaggi:
Arrotondando a una cifra decimale, la massa di una mole di sodio (Na) è 23,0 grammi e quella del cloro (Cl) è 35,5 grammi, quindi una mole di NaCl ha una massa di 58,5 grammi. Hai 12 grammi, che equivalgono a 12/58,5 = 0,21 moli.
Se 33,81 once equivalgono a 1 litro, 20 once equivalgono a 20/33,81 = 0,59 litri.
Dividi il numero di moli di NaCl per il volume della soluzione per ottenere la molarità.
0,21 moli ÷ 0,59 litri =
0,356 M.
