Risoluzione e realizzazione di una soluzione a molarità nota

In questo appunto di Chimica verrà prima introdotto il concetto di Molarità, nonché l’unità di misura utilizzata, per poi passare alla risoluzione di un esercizio in cui si ha una soluzione a molarità nota.

Che cos'è la molarità?

In Chimica, si definisce Molarità o Concentrazione Molare di una soluzione il numero di moli di soluto presenti in 1 litro di soluzione. Ovviamente, per comprendere a pieno il significato di questo enunciato, è necessario ricordare che in una soluzione (cioè in un miscuglio di tipo omogeneo) vi sono sempre due componenti distinte, ovvero:

• il soluto è il componente presente in minore quantità;
• il solvente è il componente presente in maggiore quantità;

Tuttavia, trattandosi di un miscuglio omogeneo le due componenti non sono distinguibili ad occhio nudo, ma sono perfettamente miscelate. Esempi di miscugli omogenei o soluzioni sono: l’acqua di mare e l’acqua della piscina, dove il solvente è in entrambi casi l’acqua mentre il soluto sono i Sali disciolti e il Cloro, rispettivamente.
Ad ogni modo, se indichiamo con il numero di moli di soluto e con il volume della soluzione, possiamo scrivere che, la molarità di una soluzione, si calcola come:

E l’unità di misura è

.
Noto e compreso il concetto di Molarità di una soluzione, possiamo passare all’approccio pratico tramite la risoluzione di un esercizio nel prossimo paragrafo.

Applicazione e risoluzione di un esercizio sulla molarità

Vediamo adesso di risolvere un esercizio in cui vogliamo realizzare una soluzione a molarità nota. In particolare, vogliamo ottenere una molarità utilizzando un di acqua e cloruro di sodio.
Cosa succede al cloruro di sodio a contatto con l’acqua?.
Intanto, per realizzare questa soluzione è necessario avere i seguenti strumenti di laboratorio:

• Matraccio tarato⇾Capacità 100mL;
• Becher⇾Capacità 50mL ;
• Spruzzetta⇾Capacità 500mL;
• Bilancia Digitale a un piatto⇾Sensibilità 10⁻²\Capacità 200g;
• Pipetta⇾Sensibilità 0,5 mL\ Capacità 3,0mL;
• Spatola in plastica;
• Vetro da orologio;
• Imbuto di vetro;

N.B. a seconda del soluto/ solvente in questione potete anche sostituire gli oggetti in vetro con quelli in plastica. Il livello di pericolosità, nonché le principali caratteristiche di ogni componente, sono genericamente scritte nell’etichetta del prodotto o, più in dettaglio, nella relativa scheda tecnica.
Ad ogni modo, nel caso in questione i “reattivi” da utilizzare sono:

• H₂O-acqua; Elementi dell’etichetta:Etichettatura secondo il regolamento (CE) n. 1272/2008: non applicabile.Pittogrammi di pericolo: non applicabile. Componenti pericolosi che ne determinano l’etichettatura: nessuno;
• NaCl-cloruro di sodio,salgemma, sale comune, sale marino, sale; Elementi dell’etichetta:Etichettatura secondo il regolamento (CE) n. 1272/2008: non applicabile.Pittogrammi di pericolo: non applicabile. Componenti pericolosi che ne determinano l’etichettatura: nessuno.

A questo punto possiamo procedere con l’esperimento. Tuttavia, prima di iniziare il procedimento, vediamo quali sono i dati forniti e calcoliamo i dati mancanti:

• Dati forniti: Molarità della soluzione (=0,4 mol/L) e Volume soluzione (=100 mL=0,1L);
• Dati mancanti: massa(g) del soluto (NaCl).

Prima di calcolare la massa, però, ci occorre conoscere il numero di moli (n) del soluto. Conoscendo sia la moralità che il volume della soluzione, possiamo ricavare facilmente questo dato dalla formula inversa della molarità, ovvero:

Avendo il numero di moli del soluto, e conoscendo il peso molecolare, possiamo facilmente ricavare la massa. In particolare, la massa molare del soluto è pari a:

Quindi la massa del soluto sarà:

Avendo adesso tutti i dati che ci occorrono si può passare al procedimento pratico della prova.
1. Poniamo il vetro da orologio sul piatto della bilancia e tariamola.
2. Pesiamo 2,32g di cloruro di sodio (NaCl) sul vetro da orologio.
3. Versiamo acqua distillato(H₂O) nel matraccio, con capacità 100 mL, senza arrivare all’incisione della tacca.
4. Poniamo un imbuto sul collo del matraccio e facciamo scendere il soluto dal vetrino con l’aiuto di una spatola.
5. Puliamo da eventuali residui di materiale solido sia il vetro da orologio sia l’imbuto..
6. Chiudiamo il matraccio e agitiamo fino ad ottenere una soluzione omogenea (non si devono più vedere i pezzi solidi del cloruro di sodio).
7. Noteremo che il livello della soluzione si è abbassato, quindi, con l’aiuto della pipetta, aggiungiamo altra H₂O fino a raggiungere la tacca incisa nel matraccio.
Osservazioni e conclusioni:Durante la prova si è potuto osservare che il volume del solvente diminuisce con la presenza del cloruro di sodio. Questo avviene perchè diminuisce il volume tra i legami delle molecole dell’acqua. Infatti, sappiamo che il cloruro di sodio quando entra a contatto con la molecola dell’acqua, scinde i propri legami. In particolare, il cloro attrae a sé gli atomi di idrogeno carichi positivamente (H⁺) mentre il sodio si lega con gli atomi di ossigeno carichi negativamente (O ˉ).
N.B. Abbiamo utilizzato il matraccio al posto di altri dispositivi perchè ci consente una precisione abbastanza elevata in confronto ad un becher o ad un cilindro graduato. Il matraccio ,infatti, ha un collo lungo e stretto, questo fa sì che la superficie della circonferenza è minore rispetto agli altri contenitori in cui è costante. Grazie alla superficie così ristretta, l’errore è minore e si può osservare più facilmente la variazione del volume.
Nel prossimo paragrafo sono presenti dei link di approfondimento utili alla comprensione di quanto detto.

Link di Approfondimento

Per ulteriori approfondimenti sull’argomento, si consiglia di consultare i seguenti link:

• Molarità e Molalità ;
• soluzione omogenea e eterogenea ;
• soluzione ;
• solubilità ;