Obiettivo di apprendimento
1. Impara come diluire e concentrare le soluzioni.
Spesso, un lavoratore avrà bisogno di cambiare la concentrazione di una soluzione cambiando la quantità di solvente. La diluizione è l’aggiunta di solvente, che diminuisce la concentrazione del soluto nella soluzione. La concentrazione è la rimozione del solvente, che aumenta la concentrazione del soluto nella soluzione. (Non confondere i due usi della parola concentrazione qui!)
In entrambi i casi di diluizione e concentrazione, la quantità di soluto rimane la stessa. Questo ci dà un modo per calcolare quale deve essere il nuovo volume della soluzione per la concentrazione di soluto desiderata. Dalla definizione di molarità,
molarità = moli di soluto / litri di soluzione
possiamo risolvere il numero di moli di soluto:
moli di soluto = (molarità)(litri di soluzione)
Un modo più semplice di scrivere questo è di usare M per rappresentare la molarità e V per rappresentare il volume. Così l’equazione diventa
moli di soluto = MV
Perché questa quantità non cambia prima e dopo il cambiamento di concentrazione, il prodotto MV deve essere lo stesso prima e dopo il cambiamento di concentrazione. Usando i numeri per rappresentare le condizioni iniziali e finali, abbiamo
M1V1 = M2V2
come l’equazione di diluizione. I volumi devono essere espressi nelle stesse unità. Nota che questa equazione dà solo le condizioni iniziali e finali, non la quantità del cambiamento. L’ammontare del cambiamento è determinato dalla sottrazione.
Esempio 9
Se 25,0 mL di una soluzione 2,19 M sono diluiti a 72,8 mL, qual è la concentrazione finale?
Soluzione
Non importa quale serie di condizioni è etichettata 1 o 2, purché le condizioni siano accoppiate correttamente. Usando l’equazione di diluizione, abbiamo
(2,19 M)(25,0 mL) = M2(72,8 mL)
Solvendo per la seconda concentrazione (notando che le unità millilitriche si annullano),
M2 = 0,752 M
La concentrazione della soluzione è diminuita. Nel passare da 25,0 mL a 72,8 mL, devono essere aggiunti 72,8 – 25,0 = 47,8 mL di solvente.
Test Yourself
Una soluzione 0,885 M di KBr il cui volume iniziale è 76.5 mL viene aggiunta altra acqua fino a raggiungere una concentrazione di 0,500 M. Qual è il nuovo volume della soluzione?
Risposta
135,4 mL
La concentrazione delle soluzioni comporta la rimozione del solvente. Di solito questo viene fatto tramite evaporazione o ebollizione, assumendo che il calore dell’ebollizione non influenzi il soluto. L’equazione di diluizione viene usata anche in queste circostanze.
La chimica è ovunque: Preparare soluzioni IV
In un pronto soccorso ospedaliero, un medico ordina una somministrazione intravenosa (IV) di 100 mL di KCl 0,5% per un paziente che soffre di ipokaliemia (bassi livelli di potassio). L’assistente corre all’armadietto delle scorte e tira fuori una sacca da flebo contenente questa concentrazione di KCl?
Non è probabile. È più probabile che l’assistente debba fare la soluzione appropriata da una sacca da flebo di soluzione sterile e una soluzione sterile più concentrata, chiamata soluzione stock, di KCl. Ci si aspetta che l’assistente usi una siringa per prelevare una soluzione di riserva e iniettarla nella sacca da flebo in attesa e diluirla alla concentrazione corretta. Quindi l’assistente deve eseguire un calcolo di diluizione.
Se la soluzione stock è 10,0% KCl e il volume e la concentrazione finale devono essere rispettivamente 100 mL e 0,50%, allora è un facile calcolo per determinare quanta soluzione stock usare:
(10%)V1 = (0.50%)(100 mL)
V1 = 5 mL
Naturalmente, l’aggiunta della soluzione stock influenza il volume totale della soluzione diluita, ma la concentrazione finale è probabilmente abbastanza vicina anche per scopi medici.
Il personale medico e farmaceutico ha costantemente a che fare con dosaggi che richiedono misure di concentrazione e diluizioni. Si tratta di una responsabilità importante: calcolare la dose sbagliata può essere inutile, dannoso o addirittura fatale!
Punti chiave
- Calcolare la nuova concentrazione o volume per una diluizione o concentrazione di una soluzione.
Esercizi
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Qual è la differenza tra diluizione e concentrazione?
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Quale quantità rimane costante quando si diluisce una soluzione?
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Una soluzione 1,88 M di NaCl ha un volume iniziale di 34,5 mL. Qual è la concentrazione finale della soluzione se viene diluita a 134 mL?
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Una soluzione di NaCl 0,664 M ha un volume iniziale di 2,55 L. Qual è la concentrazione finale della soluzione se viene diluita a 3,88 L?
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Se 1,00 mL di una soluzione di H2SO4 2,25 M deve essere diluita a 1.00 M, quale sarà il suo volume finale?
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Se 12,00 L di una soluzione di HNO3 6,00 M devono essere diluiti a 0,750 M, quale sarà il suo volume finale?
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Se 665 mL di una soluzione di KBr 0,875 M vengono bolliti dolcemente per concentrare il soluto a 1,45 M, quale sarà il suo volume finale?
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Se 1,00 L di una soluzione di LiOH viene bollita fino a 164 mL e la sua concentrazione iniziale è 0,00555 M, quale sarà la sua concentrazione finale?
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Quanta acqua deve essere aggiunta a 75,0 mL di 0,332 M FeCl3(aq) per ridurre la sua concentrazione a 0,250 M?55 L di 1,65 M Sc(NO3)3(aq) per ridurre la sua concentrazione a 1,00 M?
Risposte
La diluizione è una diminuzione della concentrazione di una soluzione, mentre la concentrazione è un aumento della stessa.
0,484 M
2,25 mL
401 mL
24,6 mL
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