Concentrazione

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Esempi di soluzioni diluite e concentrate. La concentrazione è evidenziata qualitativamente dalla colorazione data dall'inchiostro.

La concentrazione di un componente in una miscela è una grandezza che esprime il rapporto tra la quantità del componente rispetto alla quantità totale di tutti i componenti della miscela (compreso il suddetto componente), o, in alcuni modi di esprimerla, del componente più abbondante.

Nel caso specifico di una soluzione (che è un tipo particolare di miscela), la concentrazione di un determinato soluto nella soluzione esprime il rapporto tra la quantità del soluto rispetto alla quantità totale di soluzione, o, in alcuni modi di esprimerla, del solo solvente (ad esempio molalità).

Quando la sostanza in esame ha una concentrazione molto elevata nella miscela, si parla in genere di purezza; se non è diversamente specificato, la purezza viene intesa come la percentuale in peso della sostanza in esame rispetto al peso totale della miscela. Ad esempio se un campione di 100 grammi di argento presenta una purezza del 99,9% vuol dire che tale campione contiene 99,9 grammi di argento e 0,1 grammi di altre sostanze (dette impurezze).

Modi per esprimere la concentrazione[1][modifica | modifica wikitesto]

Notazione quantitativa[modifica | modifica wikitesto]

Percentuale in peso[modifica | modifica wikitesto]

La percentuale in peso \rho_i indica il rapporto tra la massa del soluto m_i rispetto al volume dell'intera soluzione V:

\rho_i = \frac {m_i}{V}.

La percentuale in peso si esprime in kg/m3 (pari a g/L).

Molarità[modifica | modifica wikitesto]

La molarità (o concentrazione molare) c_i si definisce come il rapporto del numero di moli del soluto n_i rispetto al volume della soluzione V:

c_i = \frac {n_i}{V}.

L'unità di misura della molarità sono i kmol/m3 (che, si ricorda, equivalgono a mol/L, a loro volta pari a mol/dm3).

Densità di numero[modifica | modifica wikitesto]

La densità di numero C_i indica il numero di determinati oggetti N_i per unità di volume V:

C_i = \frac{N_i}{V}.

La densità di numero è misurata in 1/m3.

Percentuale in volume[modifica | modifica wikitesto]

La percentuale in volume \phi_i corrisponde ai millilitri (mL) di soluto V_i disciolti in 100 millilitri di soluzione V:

\phi_i = \frac {V_i}{V}.

Trattandosi di una grandezza adimensionale, la percentuale in volume è definita da un numero o da una percentuale (per esempio, 0.18 o 18%).

Quantità relative[modifica | modifica wikitesto]

Normalità[modifica | modifica wikitesto]

La normalità indica il numero di equivalenti di un soluto disciolti in un litro di soluzione. Si calcola con la formula:[2]

N = \frac{n_{eq}}{V}

Questa grandezza oggi è abolita sia dalla IUPAC che dal Sistema Internazionale, ma si continua comunque a farne uso.

Molalità[modifica | modifica wikitesto]

La molalità b_i, da non confondersi con la molarità, è definita come il rapporto tra il numero di moli del soluto n_i e la massa del solvente m_\mathrm{solvente} espressa in chilogrammi (non la massa della soluzione).

b_i = \frac{n_i}{m_\mathrm{solvente}}.

La molalità si esprime, quindi, in mol/kg.

Frazione molare[modifica | modifica wikitesto]

La frazione molare r_i è definita come il rapporto della quantità di sostanza della specie chimica in questione n_i e la quantità di sostanza di tutte le specie presenti nella miscela:

r_i = \frac{n_i}{n_\mathrm{tot}-n_i}.

Rapporto di mescolanza[modifica | modifica wikitesto]

Il rapporto di mescolanza r_i è il rapporto tra la massa m_v di vapore acqueo e la massa m_d d'aria secca contenute in una certa massa d'aria umida:

r_i = \frac{m_i}{m_d}.

Frazione massica[modifica | modifica wikitesto]

La frazione massica w_{soluto} definita come il rapporto tra la massa della specie chimica in questione e la massa totale della miscela.

w_{soluto} = \frac{m_{soluto}}{m_{soluto} + m_{solvente}}

Tabella riassuntiva[modifica | modifica wikitesto]

Tipo di concentrazione Simbolo Definizione Unità di misura Altre unità
percentuale massa/volume \rho_i o \gamma_i m_i/V kg/m3 g/100mL (= g/dL)
molarità c_i n_i/V mol/m3 M (= mol/L)
densità di numero C_i N_i/V 1/m3 1/cm3
percentuale in volume \phi_i V_i/V m3/m3
Quantità relative Simbolo Definizione Unità di misura Altre unità
normalità N c_i/f_\mathrm{eq} mol/m3 N (= mol/L)
molalità b_i n_i/m_\mathrm{solvente} mol/kg
frazione molare x_i n_i/n_\mathrm{tot} mol/mol ppm, ppb, ppt
rapporto di mescolanza r_i n_i/(n_\mathrm{tot}-n_i) mol/mol ppm, ppb, ppt
frazione massica w_i m_i/m_\mathrm{tot} kg/kg ppm, ppb, ppt

Altre notazioni[modifica | modifica wikitesto]

Nel caso di soluzioni acquose (per cui la densità è prossima all'unità) si assimila la concentrazione (in peso) in g/L a concentrazione per mille (‰). Questa notazione è usata, ad esempio, nel settore enologico (i disciplinari impiegano la concentrazione per mille per designare l'acidità o l'estratto secco nel vino)[3].

Note[modifica | modifica wikitesto]

  1. ^ IUPAC. Compendium of Chemical Terminology, seconda edizione (1997). (EN) concentration.
  2. ^ Silvestroni, p. 238.
  3. ^ Colline novaresi DOC

Bibliografia[modifica | modifica wikitesto]

Voci correlate[modifica | modifica wikitesto]

Altri progetti[modifica | modifica wikitesto]