Guida alla preparazione di soluzioni chimiche e calcolo della concentrazione

Prerequisiti:

Definizione di soluzione

- Soluzione: Una soluzione è una miscela omogenea formata da due o più sostanze, che presenta le stesse proprietà in ogni sua parte. Le soluzioni possono essere solide, liquide o gassose e formata dal mescolamento di più sostanze nei diversi stati fisici. Nelle soluzioni viene denominato solvente il componente presente in maggiore quantità e soluto qualsiasi altra sostanza disciolta. Un’eccezione è costituita dalle soluzioni nelle quali un gas o un solido si sciolgono in un liquido: in questi casi, il gas e il solido costituiscono sempre il soluto e il liquido il solvente, indipendentemente dalle rispettive quantità.

Concentrazione e sue tipologie

- Concentrazione di una soluzione : La quantità di soluto presente in una data quantità di soluzione o di solvente è detta concentrazione. È possibile esprimere la concentrazione in funzione di diverse grandezze:

- Concentrazione percentuale massa su massa (%m/m);

- Concentrazione percentuale massa su volume (%m/V);

- Concentrazione percentuale volume su volume (%V/V);

- Concentrazione in parti per milione;

- Concentrazione molare;

- Concentrazione molale;

- Frazione molare.

Calcolo della concentrazione molare

- Contrazione molare : La concentrazione molare o molarità (M) indica il numero di moli di una sostanza sciolte in un litro di soluzione. M = n soluto (mol) / V soluzione (L).

- Mole: La mole è una quantità di sostanza che contiene un numero di particelle uguale al numero di atomi contenuti in 12 g di carbonio-12. Una mole quindi contiene sempre 6,02*1023 particelle. Numero di moli = n = m/MM.

- Massa molecolare: La massa molecolare (MM) si calcola sommando la massa atomica di tutti gli atomi che compaiono nella formula.

Materiali:

Materiali e strumenti necessari

• Beuta 250 ml;

• Imbuto;

• Becher;

• Pipetta;

• Spruzzetta;

• Bacchetta di vetro.

Strumenti:

• Bilancia tecnica.

Sostanze:

• Solfato di rame pentaidrato (CuSO4·5H2O);

• Acqua (H2O).

Procedimento:
Calcolare il numero di moli di solfato di rame pentaidrato necessarie per avere 250 ml di una soluzione 0,005M. Una volta trovato il numero di moli, utilizzare la formula inversa per ricavare la massa di soluto (m=nMM). Massare la quantità necessaria di solfato di rame pentaidrato tramite una bilancia tecnica ed inserirla in un becher. Inserire dell’acqua all’interno del becher in modo da sciogliere il soluto. Una volta sciolto, inserire il tutto nella beuta tramite un imbuto. Portare il volume di soluzione a 250 ml, aggiungendo acqua tramite spruzzetta e pipetta.

Raccolta dati:

M soluzione = 0,005 mol/L

Volume soluzione = 250 ml

Solvente = acqua (H2O)

Soluto = solfato di rame pentaidrato (CuSO4·5H2O)

MM solfato di rame pentaidrato = 63,5 u + 32,07 u + (16u*4) + 5*(1,008u*2 + 16u)= 249,65u

In un litro sono presenti 0,005 moli di soluto; quindi:

0,005 mol : 1000 ml = x : 250 ml

x = numero moli presenti in 250 ml = (250 ml * 0,005 mol) : 1000 ml = 0,00125 mol

n = m/MM

m = n * MM = 0,00125 mol * 249,65 g/mol = 0,312 g

Analisi dei dati:

Per avere 250 ml di una soluzione 0,005M sono necessari 0,312 g di solfato di rame pentaidrato.

Conclusioni:

Gli obiettivi preposti sono stati raggiunti.