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Una soluzione è una miscela di composti in base ai quali uno di essi - il soluto - viene 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 polarità 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, sono necessarie due informazioni, che potrebbe essere necessario dedurre da altri dati. Il primo è la formula chimica del soluto e il secondo è la massa del soluto. Quindi si calcola la molarità misurando il volume della soluzione, convertendolo in litri e dividendo questo numero nel numero di moli.
Che cos'è una talpa?
A parte scavare animali pelosi, la talpa è una delle unità di misura centrali in chimica. Si basa sul numero di Avogadros, 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 talpa di quel composto. Una talpa di qualsiasi composto ha una massa caratteristica in grammi, che è esattamente la stessa della sua massa atomica in unità di massa atomica (amu). Ad esempio, la massa atomica dell'idrogeno è di 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 talpa 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 è questa?
Dalla tavola periodica, le masse atomiche di sodio, ossigeno e idrogeno sono rispettivamente di 22.990, 15.999 e 1.008 amu. Arrotondando ad un numero intero, le loro masse molari sono rispettivamente di 23, 16 e 1 grammi. Aggiungili insieme per ottenere la massa molare dell'idrossido di sodio, che risulta essere di 40 grammi. Dividi questo numero per l'importo 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 in 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 USA = 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 al primo decimale, la massa di una mole di sodio (Na) è di 23,0 grammi e quella del cloro (Cl) di 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.