Concentrazione (chimica)
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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]
Notazione quantitativa
Concentrazione massica (Densità in soluzione)
La densità in soluzione indica il rapporto tra la massa del soluto rispetto al volume dell'intera soluzione :
La densità in soluzione si esprime in kg/m3 (pari a g/L).
Molarità
La molarità (o concentrazione molare) si definisce come il rapporto del numero di moli del soluto rispetto al volume della soluzione in litri:
L'unità di misura della molarità sono i kmol/m3 (che, si ricorda, equivalgono a mol/L, a loro volta pari a mol/dm3).
La densità di numero indica il numero di determinati oggetti per unità di volume :
La densità di numero è misurata in 1/m3.
Percentuale in volume
La percentuale in volume corrisponde ai millilitri (mL) di soluto disciolti in 100 millilitri di soluzione :
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
Normalità
La normalità indica il numero di equivalenti di un soluto disciolti in un litro di soluzione. Si calcola con la formula:[2]
Questa grandezza oggi è abolita sia dalla IUPAC che dal Sistema Internazionale, ma si continua comunque a farne uso.
Molalità
La molalità , da non confondersi con la molarità, è definita come il rapporto tra il numero di moli del soluto e la massa del solvente espressa in chilogrammi (non la massa della soluzione).
La molalità si esprime, quindi, in mol/kg.
Frazione molare
La frazione molare è definita come il rapporto della quantità di sostanza della specie chimica in questione e la quantità di sostanza di tutte le specie presenti nella miscela:
Rapporto di mescolanza
Il rapporto di mescolanza è il rapporto tra la massa di vapore acqueo e la massa d'aria secca contenute in una certa massa d'aria umida:
Frazione massica
La frazione ponderale (della massa) definita come il rapporto tra la massa della specie chimica in questione e la massa totale della miscela.
Trattandosi di una grandezza adimensionale, la percentuale in massa è definita da un numero o da una percentuale (per esempio, 0,23 o 23%).
Tabella riassuntiva
Tipo di concentrazione | Simbolo | Definizione | Unità di misura | Altre unità |
---|---|---|---|---|
percentuale massa/volume | o | kg/m3 | g/100mL (= g/dL) | |
concentrazione molare | mol/m3 | M (= mol/L) | ||
densità di numero | 1/m3 | 1/cm3 | ||
percentuale in volume | m3/m3 | %, ‰, ppm, ppb, ppt | ||
Quantità relative | Simbolo | Definizione | Unità di misura | Altre unità |
normalità | mol/m3 | N (= mol/L) | ||
molalità | mol/kg | |||
frazione molare | mol/mol | ppm, ppb, ppt | ||
rapporto di mescolanza | mol/mol | ppm, ppb, ppt | ||
frazione massica | kg/kg | %, ‰, ppm, ppb, ppt |
Altre notazioni
Nel caso di soluzioni acquose (per cui la densità è prossima all'unità) si assimila la concentrazione (in massa sul volume) 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]. Similmente, sempre per soluzioni acquose, la concentrazione espressa in % equivale a 10 g/l (ad esempio acqua zuccherata a 70 g/l equivale al 7%). In campo farmaceutico la soluzione fisiologica, ad esempio al 3%, esprime 3 g di NaCl (sale) disciolti in 100 ml di acqua purificata. Idem la soluzione nutrizionale parentale di tipo zuccherino al 5% (1 ml di soluzione acquosa contiene 5 g di glucosio disciolti).
Notazione complementare alla % è il rapporto relativo soluto:miscela[4] (in peso o volume) con notazione Qsoluto : Qmiscela (es. rapporto zucchero-bevanda 3:100).
Note
- ^ IUPAC. Compendium of Chemical Terminology, seconda edizione (1997). (EN) concentration.
- ^ Silvestroni, p. 238.
- ^ Colline novaresi DOC
- ^ In alcuni casi (a meno che non sia diversamente esplicitato) si fa un errore concettuale perché si riporta alla quantità del solvente e non alla quantità della miscela (soluto + solvente) cioè rispetto al totale. Questo accade perché in molte casi pratici di miscele, la quantità di solvente è molto maggiore di quella del soluto.
Bibliografia
- R. Byron Bird, Warren E. Stewart, Edwin N. Lightfoot, Fenomeni di trasporto, a cura di Enzo Sebastiani, Milano, Casa editrice ambrosiana, 1979, ISBN 88-408-0051-4.
- Paolo Silvestroni, Fondamenti di chimica, 10ª ed., CEA, 1996, ISBN 88-408-0998-8.
Voci correlate
- Costante di equilibrio
- Diluizione infinita
- Composizione chimica
- Croce di sant'Andrea (chimica)
- Concentrazione analitica
- Titolazione (chimica)
- Purezza (gas)
- Titolo di vapore
Altri progetti
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Collegamenti esterni
- (EN) concentration, su Enciclopedia Britannica, Encyclopædia Britannica, Inc.
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