4.5
Concentrazione e diluizione della soluzione
La quantit relativa di un dato componente della soluzione nota come concentrazione. Spesso, ma non sempre, una soluzione contiene un componente con un…
In una data quantità di solvente, è possibile aggiungere diverse quantità di soluti al fine di creare soluzioni di concentrazioni variabili. In una soluzione diluita, la proporzione di soluto rispetto al solvente è piccola, mentre per una soluzione concentrata, la proporzione è grande. La concentrazione di una soluzione è espressa come molarità, che è il numero di moli di soluto per litro di soluzione.
Il denominatore è il volume della soluzione, e non il volume del solvente. Pertanto, per ottenere 1 litro di una soluzione molare, Una mole di soluto viene aggiunta ad un contenitore tarato, che viene quindi riempito, fino alla demarcazione da 1 litro, con il solvente. Allo stesso modo, se una mole di soluto viene aggiunta ad un altro contenitore e quindi riempita con solvente fino alla tacca di 0, 5 litri, si otterreà una soluzione 2 molare.
La molarità della soluzione può essere utilizzata come fattore di conversione tra le moli del soluto e il volume della soluzione. Supponiamo che 237 grammi di permanganato di potassio vengano sciolti in acqua per ottenere una soluzione 3 molare. Per calcolare il volume totale della soluzione, in primo luogo, la massa del soluto viene convertita in moli.
Quindi, il numero di moli viene diviso per la molarità per ottenere un volume di 0, 5 litri. Se viene aggiunta più acqua, il volume totale della soluzione aumenta, ma il numero di moli del soluto rimane lo stesso. Ciò significa che la concentrazione della soluzione è diminuita o che la soluzione è stata diluita.
La diluizione di una soluzione concentrata, o stock, viene eseguita utilizzando l'equazione di diluizione, che mette in relazione i volumi e le molarità di una soluzione prima e dopo il processo di diluizione. M-uno e V-uno sono la molarità e il volume della soluzione concentrata iniziale, e M-due e V-due sono la molarità e il volume della soluzione diluita finale. Per esempio, l'equazione di diluizione può essere utilizzata per preparare una soluzione di permanganato di potassio, che viene utilizzato in medicina come disinfettante generale.
Quale volume di una soluzione madre 2 molare è necessario per preparare un litro di una soluzione 0, 2 molare di permanganato di potassio? Conoscendo M-uno, M-due e V-due e risolvendo l'equazione di diluizione per V-1 si ottengono 0, 1 litri. Pertanto, 0, 1 litri della soluzione madre vengono aggiunti ad un nuovo contenitore tarato e viene aggiunto il solvente per ottenere un litro della soluzione 0, 2 molare.
Dopo che la soluzione è stata diluita, benché la concentrazione sia cambiata, il numero di moli di permanganato di potassio rimane lo stesso.
View the full transcript and gain access to JoVE Core videos
Q1: What is molarity and how is it calculated?
Molarity (M) is the number of moles of solute per liter of solution, expressed in mol/L. To calculate molarity, divide the moles of solute by the total volume of solution in liters. For example, dissolving 1 mole of solute in a volumetric flask and filling to the 1-liter mark creates a 1-molar solution. The key is using the total solution volume, not just the solvent volume, since solutes can affect the overall volume.
Q2: Why is the total solution volume used in the molarity equation instead of solvent volume?
The total solution volume is used because solutes can change the volume of a solution depending on their interactions with the solvent. Using solvent volume alone would give an inaccurate concentration. The molarity equation accounts for this by including the combined volume of both solute and solvent, ensuring precise concentration measurements for chemical reactions in aqueous solutions.
Q3: How do you prepare a solution of specific molarity using a volumetric flask?
To prepare a solution of specific molarity, add the calculated moles of solute to a volumetric flask, then add solvent until the liquid reaches the marked line for your desired volume. For instance, to make 1 liter of a 1-molar solution, add 1 mole of solute and fill to the 1-liter mark. This ensures the total solution volume equals your target volume and produces the correct concentration.
Q4: What happens to the number of moles of solute when a solution is diluted?
The number of moles of solute remains constant during dilution. When solvent is added to a concentrated solution, the total volume increases but the amount of solute stays the same, causing the concentration to decrease. This principle is expressed mathematically as M1V1 = M2V2, where the product of molarity and volume equals moles before and after dilution.
Q5: How do you use the dilution equation to prepare a dilute solution from a stock solution?
The dilution equation M1V1 = M2V2 relates the molarity and volume of a stock solution to the desired dilute solution. Identify the known values: M1 and V1 from the stock solution, M2 and V2 from your target solution. Solve for the unknown variable, typically V1, to determine how much stock solution to transfer to a new flask, then add solvent to reach the final volume.
Q6: What is the difference between a dilute and concentrated solution?
A dilute solution has a small proportion of solute relative to solvent, resulting in low concentration. A concentrated solution has a large proportion of solute relative to solvent, resulting in high concentration. Concentrated solutions, called stock solutions, are often stored in laboratories and diluted as needed to create solutions of lower concentrations for specific applications.
Q7: Can you convert between mass of solute and solution volume using molarity?
Yes, molarity serves as a conversion factor between moles of solute and solution volume. First convert mass to moles using molar mass, then use molarity to find volume by dividing moles by molarity. For example, 237 grams of potassium permanganate converted to moles, then divided by 3 M, yields 0.5 liters of solution. This allows precise preparation of solutions with known concentrations.