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Essere in grado di calcolare la concentrazione di una soluzione è una delle competenze basilari richieste a uno scienziato. Senza sapere la quantità di sostanza con cui stai lavorando, non hai alcun controllo sulle reazioni che stai conducendo.
La concentrazione di una soluzione è riportata principalmente in molarità o moli per litro. L'abbreviazione di molarità è M e le unità di concentrazione sono mol/L .
La definizione di molarità significa che puoi trovare la molarità di una soluzione se conosci il numero totale di moli del soluto e il volume totale della soluzione. Quindi, per calcolare la concentrazione di una soluzione (in molarità), è necessario dividere le moli di soluto per il volume totale.
Formula di concentrazione:per trovare la concentrazione molare di una soluzione, dividi semplicemente le moli totali di soluto per il volume totale della soluzione in litri.
Supponiamo che tu abbia 10 moli di NaCl e che il volume totale della soluzione sia 5 L. Per trovare la molarità di questa soluzione, devi dividere le moli totali di soluto (NaCl) per il volume totale:
\(\mathrm{\dfrac{10mol\enspace NaCl}{5L}=2M\enspace NaCl}\)
Ciò significa che la tua soluzione da 5 L che contiene 10 moli di NaCl è una soluzione di NaCl 2 M. Qui, "M" viene pronunciato ad alta voce come "molare".
Cosa succede se hai una soluzione che contiene 10 grammi di NaCl in 5 L di soluzione?
Per trovare la concentrazione di questa nuova soluzione è necessario convertire da grammi a moli . Ciò richiede l'utilizzo della massa molare (espressa in grammi/mole) dell'NaCl. La massa molare di una sostanza si trova sommando le masse molari dei singoli componenti. Per NaCl, i due componenti sono sodio e cloruro.
Per trovare la massa molare di uno di essi, devi guardare sotto i loro simboli sulla tavola periodica. La massa molare del sodio è 22,99 g/mol e la massa molare del cloro è 35,45 g/mol. Sommati insieme, si ottiene la massa molare di NaCl, che è 58,44 g/mol.
Ora puoi trovare la concentrazione di una soluzione da 5 L che contiene 10 grammi di NaCl.
Inizia convertendo i grammi in moli:
\(\mathrm{ 10g\enspace NaCl\Biggl(\dfrac{1mol\enspace NaCl}{58.44g\enspace NaCl}\Biggr)=0.17mol\enspace NaCl}\)
Successivamente, devi dividere il numero di moli per il volume totale per trovare la concentrazione:
\(\mathrm{\dfrac{0,17mol\enspace NaCl}{5L}=0,034M\enspace NaCl}\)
Ciò significa che se hai 10 grammi di NaCl in una soluzione da 5 L, avrai una soluzione da 0,034 M di NaCl.
Cosa succede se hai una soluzione che contiene 1.000 milligrammi di NaCl in 5 L di soluzione?
In questo caso, devi prima convertire da milligrammi a grammi. Ci sono 1.000 milligrammi in 1 grammo.
Quindi:
\(\mathrm{1000mg\enspace NaCl\Biggl(\dfrac{1g}{1000mg}\Biggr)=1g\enspace NaCl}\)
Ora che sai che 1.000 milligrammi corrispondono a 1 grammo, puoi convertire i grammi in moli utilizzando la massa molare:
\(\mathrm{ 1g\enspace NaCl\Biggl(\dfrac{1mol\enspace NaCl}{58.44g\enspace NaCl}\Biggr)=0.017mol\enspace NaCl}\)
Infine, puoi prendere il numero di moli e dividerlo per il volume totale:
\(\mathrm{\dfrac{0,017mol\enspace NaCl}{5L}=0,0034M\enspace NaCl}\)
Pertanto, 1.000 grammi di NaCl in 5 L di soluzione totale equivalgono a una soluzione 0,0034 M di NaCl.
Di seguito viene mostrata una versione generalizzata dei passaggi mostrati sopra o "formula di concentrazione ."
Date le moli di soluto e i litri di soluzione, la molarità si calcola con:
\(\mathrm{\dfrac{mol\enspace soluto}{L\enspace soluzione}=concentrazione\enspace(M)}\)
Data la quantità di soluto in grammi, la seguente equazione fornisce la concentrazione:
\(\mathrm{g\enspace soluto\Biggl(\dfrac{1mol\enspace soluto}{molare\enspace massa\enspace di\enspace soluto\enspace g}\Biggr)\Biggl(\dfrac{1}{L\enspace soluzione}\Biggr)=concentrazione\enspace(M)}\)
Data la quantità di soluto in milligrammi, la seguente equazione fornisce la concentrazione:
\(\mathrm{mg\enspace soluto\Biggl(\dfrac{1g}{1000mg}\Biggr)\Biggl(\dfrac{1mol\enspace soluto}{molare\enspace massa\enspace di\enspace soluto\enspace g}\Biggr)\Biggl(\dfrac{1}{L\enspace soluzione}\Biggr)=concentrazione\enspace(M)}\)
