Come calcolare la frazione molare

Se devi calcolare la frazione molare di una soluzione è possibile determinare la concentrazione di soluto in essa contenuta come percentuale peso/peso, peso/volume o volume/volume. In questo contesto il peso è sinonimo di massa, quindi per percentuale di massa si intende il peso relativo del soluto rispetto a quello della soluzione ed è possibile esprimerlo come "percentuale in peso". Tuttavia, è anche comune mettere in relazione peso/volume ed esprimere il risultato come "percentuale da peso a volume". In entrambi i casi, purché si conoscano le formule chimiche per il soluto e il solvente (che di solito è acqua), la percentuale di peso consente di calcolare il numero di moli di soluto presenti nella soluzione. Da ciò, è possibile determinare la molarità della soluzione che è il numero di moli di soluto per litro. Dopo questa lunga ma importante premessa, ecco una guida su come procedere per ottimizzare il risultato.

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Se conosci la percentuale in peso di una soluzione, puoi trovare il peso del soluto. Per eseguire correttamente l'operazione ti basta dividere questo per il suo peso molecolare, per trovare poi il numero di moli e dividerli per il volume della soluzione in modo da calcolare la corrispondente molarità. È possibile inoltre esprimere una soluzione percentuale in peso come x% di soluto in peso, ed è questo il metodo preferito per esprimere la concentrazione di soluzioni acide commerciali. Ad esempio, l'acido cloridrico concentrato commerciale è solitamente una soluzione al 37% in peso.

Supponiamo adesso di avere una soluzione x% che pesa W grammi. Il peso del soluto è quindi Ws = x/100?W. Con questa formula alla mano, devi adesso controllare il peso molecolare del composto e dividerlo in Ws per trovare il numero di moli che hai a disposizione. Per calcolare la molarità, ti basta poi misurare il volume della soluzione e dividerla per il numero di moli. Per questo calcolo, assicurati di convertire prima le unità di peso in grammi e poi le unità di volume in litri. A questo punto passiamo a degli esempi esplicativi con delle formule. Se intendi sapere qual è la frazione molare di 900 millilitri di una soluzione al 37%, la formula con il peso di soluto è 37/100?50 g=18,5 g. A questo punto HCl che consiste in un atomo di idrogeno (peso atomico 1 g/mole) e un atomo di cloro (peso atomico 35 g/mole), si evince che il peso molecolare è di 36 g/mole, per cui ti basta dividere questo risultato in peso nella soluzione per ottenere 0,5 moli. Per trovare la molarità, dividi questo numero per il volume che è 0,09 litri e la risposta finale è 5,7 moli/litro.

Se l'esempio illustrato nel passo precedente con relative formule non ti è ancora chiaro, eccone un altro in cui ti si chiede di individuare la frazione molare di 0,09 litri di una soluzione salina al 3%. In tal caso si può supporre che si tratti di una concentrazione da peso a volume. Premesso ciò, sai dunque che hai 0,09 litri di soluzione oppure 90 millilitri. Poiché l'acqua pesa 1 grammo per millilitro, il peso del campione è di 90 grammi, per cui in una soluzione al 3% il peso del soluto è 3/100?90 = 2,7 g. A questo punto tenendo presente che la formula chimica del sale è NaCl, e dato che i pesi atomici di sodio e cloro sono rispettivamente 23 g/mole e 35 g/mole, il suo peso molecolare è di 58 g/mole. Per concludere l'operazione dividi il peso molecolare nel peso del soluto nella soluzione per trovare il numero di moli: 2,7 g ÷ 58 g/mole = 0,047 moli.

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