Analizziamo e cerchiamo di capire cosa si intende quando in Chimica parliamo di concentrazione. Capiremo il perchè è importante conoscere e saper applicare questo concetto.
Alla fine dell’articolo trovate i link per gli esercizi
LA DEFINIZIONE
Molto spesso anche chi non è propriamente un chimico sente dire frasi contenente la parola CONCENTRAZIONE ma cosa vuol dire precisamente questa parola?
Per concentrazione intendiamo la quantità di soluto presente in una data quantità di solvente.
Per fare un esempio pratico di questa definizione prendiamo 2 bicchieri di acqua e dello zucchero. Se in modo molto spannometrico metto la stessa quantità di acqua nei 2 bicchieri si avrà all’incirca lo stesso volume d’acqua, 100mL per semplificarci la vita. A questo punto decidiamo di mettere dentro a un bicchiere una cucchiaiata piena di zucchero, nell’altro bicchiere ne aggiungo invece due cucchiaiate.
Mescolo e ottengo così una soluzione. Analizziamo ora cosa abbiamo fatto, a parità di volume di acqua abbiamo aggiunto in uno una quantità X di zucchero e nell’altro bicchiere una quantità 2X, il doppio. Viene molto spontaneo dire che il secondo bicchiere è più concentrato rispetto al primo ed è vero. Con diversi calcoli che vedremo più avanti sarà più chiaro anche a livello numerico come si etichetta la concentrazione di una soluzione, cioè che numero le attribuiamo.
Se usiamo l’espressione “questa soluzione è concentrata” in senso assoluto dobbiamo però chiederci, “più concentrata di cosa?” Per semplicità abbiamo deciso che la “soluzione” di riferimento a concentrazione 0 è il solvente puro (acqua nella maggior parte dei casi), molto sensato visto che non contiene altri tipi di molecole oltre a quelle proprio del solvente.
A noi chimici che piace sporcarci le mani vogliamo però passare alla parte quantitativa, cioè usare volumi e grammi per definire in modo rigoroso la concentrazione di una soluzione e non dire soltanto che una è più concentrata di un’altra.
Domanda
Riesco ad aumentare la concentrazione di una soluzione, in termini numerici, fino all’infinito oppure mi fermo prima?
ESISTONO TANTI TIPI DI CONCENTRAZIONE
Per diversi motivi i chimici nei secoli hanno definito diversi tipi di concentrazioni.
Le elencheremo qui di seguito ma avranno un loro articolo dedicato per un miglior approfondimento:
- MOLARITà → M
- MOLALITà → m
- % MASSA SU MASSA → %m\m
- % MASSA SU VOLUME → %m\v
- % VOLUME SU VOLUME → %m\v
- Parti per milione → ppm
- Parti per miliardo → ppb
Nasce quindi spontanea ora la domanda “per quale motivo abbiamo bisogno di così tante definizioni di concentrazione e non ne basta solo una?“
La risposta non è sicuramente immediata.
Le concentrazioni percentuali essendo definite su grammi e volumi sono state le prima a essere usate in ordine cronologico, a livello temporale siamo quindi all’inizio della Chimica come Scienza e il concetto di mole ancora non era stato elaborato. Nei primi anni le sostanze che erano facilmente misurabili erano i solidi (grammi) e i liquidi (volume). Per i gas il discorso è leggermente più complicato, possiamo certamente determinare la massa di un gas e il suo volume ma non è cosa da poco. Per questo motivo nelle definizioni classiche di concentrazione non è presente in modo così evidente come determinare la quantità di gas disciolto in un liquido o peggio ancora in un solido, semplicemente non c’era la tecnologia per fare dei calcoli rigorosi per i gas. Storicamente si preferisce catalogare le concentrazioni nella maniera osservata prima, escludendo quindi i gas. Questo non toglie che i calcoli non siano validi anche per i gas. Posso certamente oggi giorno dire quanti grammi di CO2 sono disciolti in un litro di acqua frizzante e definire la % m\v, anche se si preferisce però lavorare con le pressioni.
Le altre 2 concentrazioni si basato sul concetto di mole e risultano essere di maggior utilizzo e immediatezza quando si fanno i calcoli stechiometrici. Sì, ma perchè due definizioni e non solo una basata sulla mole? La molalità e la molarità esistono come 2 grandezze diverse entrambe che sfruttano le moli perchè alcune formule necessitano di adoperare la definizione di Molarità mentre altre funzionano se inseriamo la Molalità.
Quando le definizioni di concentrazione sopra indicate arrivano ad avere numeri troppo piccoli (es. 0,000056 M oppure 0,0032% m\m) si preferisce usare altre definizioni che ci permettano di avere numeri interi facilmente gestibili. Usiamo quindi le ppm e le ppb quando abbiamo pochissimo soluto disciolto nel solvente, si parla quindi di concentrazioni in tracce.
Ora che abbiamo le basi teoriche è il momento si passare alla pratica.
Rimando a questi articoli per gli esercizi:
- Esercizi spiegati: FACILE – INTERMEDIO – DIFFICILE
- Esercizi non spiegati: FACILE – INTERMEDIO – DIFFICILE
Risposta
No, non posso aumentare la concentrazione all’infinito. Esiste un limite chiamato solubilità oltre al quale non è possibile andare.
