Preparazione di una soluzione a concentrazione nota. Esercizi svolti

La preparazione di una soluzione a concentrazione nota può essere fatta per pesata di un solido o per diluizione di una soluzione più concentrata

Molte delle soluzioni che devono essere preparate sono costituite da sali in cui sono presenti ioni positivi (cationi) e ioni negativi (anioni). I cationi sono abitualmente ioni metallici come Ca²⁺ o ioni poliatomici come NH₄⁺ mentre gli anioni sono ioni di non metalli come F^– o ioni poliatomici come CO₃^2-.

Per la preparazione di una soluzione a concentrazione nota di uno ione si deve trovare un sale che contenga tale ione ed è necessario che tale sale si possa assumere completamente dissociato in acqua: ad esempio se si vuole preparare una soluzione contenente lo ione Ba²⁺ si potrà utilizzare il cloruro di bario BaCl₂ solubile in acqua e non il solfato di bario BaSO₄ che ha una scarsissima tendenza a dissociarsi.

Dopo aver trovato il sale adatto a preparare la soluzione è necessario tener presente la formula del sale per verificare quanti ioni si ottengono dalla dissociazione del sale: ad esempio, se si vuole preparare una soluzione a concentrazione nota dello ione Na⁺ si può prendere in considerazione il cloruro di sodio NaCl, dalla cui dissociazione si ottiene uno ione Na⁺, oppure il solfato di sodio Na₂SO₄ dalla cui dissociazione si ottengono 2 ioni Na⁺.

Esercizi sulla preparazione di una soluzione 

1)      Calcolare la quantità di cloruro di sodio necessaria a preparare 500 g di una soluzione avente concentrazione 1000 ppm di ione sodio.

Per definizione ppm = mg di soluto / Kg di soluzione

mg di sodio = 1000 ∙ 0.500 Kg = 500 mg = 0.500 g

500 mg = 0.500 g

Dai pesi atomici di sodio e cloro che sono 22.99 g/mol e 35.45 g/mol rispettivamente possiamo ricavare il peso molecolare di NaCl che è pari a 58.44 g/mol. Ciò implica che pesando 58.44 g di NaCl i grammi di sodio contenuti sono 22.99 g.

Massa di NaCl contenente 0.500 g  di sodio = 58.44 ∙ 0.500/ 22.99 =1.27 g

2)      Calcolare la quantità di solfato di magnesio eptaidrato necessaria nella preparazione di 1.00 L di soluzione contenente 1000 ppm di ione solfato.

Poiché la quantità di soluto è molto piccola rispetto a quella del solvente si può ritenere che la densità della soluzione sia uguale a quella del solvente; pertanto si può definire:

ppm = mg di soluto / L di soluzione

Il peso molecolare del solfato di magnesio eptaidrato MgSO₄ · 7 H₂O è di 246.48 g/mol mentre quello dello ione SO₄^2- è di 96.06 g/mol

Poiché dalla dissociazione di una molecola di acqua si ottiene uno ione solfato possiamo asserire che per ogni 246.48 g di solfato di magnesio eptaidrato si ottengono 96.06 g di solfato

Massa di solfato di magnesio contenente 1000 mg (= 1.00 g) di solfato = 246.48 ∙ 1.00 g/96.06 = 2.566 g

Per preparare tale soluzione bisogna mettere 2.566 g di sale idrato e portare il volume della soluzione a 1.00 L

3)      Una soluzione avente volume 250 mL contiene 3.00 g di KNO₃. Calcolare la concentrazione dello ione nitrato espressa in termini di molarità.

Il peso molecolare del nitrato di potassio è di 101.10 g/mol mentre quello dello ione nitrato è di 62.00 g/mol.

Moli di nitrato di potassio = 3.00 g / 101.10 g/mol=0.0297

= moli di ione nitrato

[NO₃^–] = 0.0297 mol/ 0.250 L = 0.119 M

4)      Una soluzione avente volume pari a 1.00 L contiene 5.00 g di KNO₃ e 5.00 g di Hg(NO₃)₂. Calcolare la concentrazione dello ione nitrato espressa in termini di molarità.

Le moli di nitrato di potassio sono pari a: 5.00/ 101.10 g/mol = 0.0495

Le moli di nitrato di mercurio (II) sono pari a: 5.00 g/ 324.60 g/mol = 0.0154

Dalla dissociazione di 0.0495 moli di nitrato di potassio si ottengono 0.0495 moli di ione nitrato

Dalla dissociazione di 0.0154 moli di nitrato di mercurio si ottengono 0.0154 x 2 = 0.0308 moli di ione nitrato

Le moli totali di ione nitrato sono: 0.0308 + 0.0495 = 0.0803

Pertanto [NO₃^–] = 0.0803 mol / 1.00 L = 0.0803 M