Molalità o concentrazione molale
Molalità: formule ed esercizi
In questa lezione vedremo che cos'è la molalità, qual è la sua unità di misura e come la si calcola. Tramite un semplice esempio numerico applicheremo la formula della molalità e procederemo alla risoluzione di un esercizio. Vedremo infine come è possibile calcolare la molalità di una soluzione conoscendo la sua molarità e la sua densità.
Prerequisito: nell'affrontare la lezione bisogna ricordare che in una soluzione il componente presente in minore quantità è il soluto, mentre il componente presente in maggiore quantità è il solvente. Sciogliendo il soluto nel solvente si forma la soluzione che è un miscuglio di tipo omogeneo e quindi formato da un'unica fase.
Bisogna inoltre ricordare che per calcolare il numero di moli di soluto bisogna dividere la massa in grammi del soluto per il valore della sua massa molare:
n = m / MM
nella quale:
n = numero moli di soluto (mol)
m = massa in grammi di soluto (g)
MM = massa molare del soluto (g/mol)
Ricordiamo infine che la massa molare del soluto è numericamente uguale alla sua massa molecolare (o al peso formula se si tratta di un composto ionico) ma si misura in g/mol. Per il calcolo della massa molecolare (o del peso formula) bisogna sommare tutti i valori delle masse atomiche di tutti gli elementi presenti nella formula chimica della sostanza.
Che cos'è la molalità?
La molalità (m) di una soluzione esprime il numero di moli di soluto contenute in 1 kg di solvente puro.
Quindi, ad esempio, se la molalità di una soluzione è 1,2 mol/kg, significa che in 1 kg di solvente sono presenti 1,2 moli di soluto.
Formula per il calcolo della molalità
Operativamente la molalità è data dal rapporto tra il numero di moli di soluto e la massa in kg del solvente in cui sono disciolte:
ovvero
Pertanto una soluzione 2,00 m di NaCl conterrà 2,00 mol di NaCl in 1kg di acqua. Questo modo di esprimere la concentrazione si discosta dagli altri poiché fa riferimento alla quantità di solvente e non a quella di soluto.
Attenzione: a differenza di quanto accade nella molarità, al denominatore della formula si ha la massa in kg del solvente e non il volume in litri della soluzione.
Inoltre, a differenza di quanto succede con la molarità, il valore della molalità non dipende dalla temperatura; i valori di molalità più frequenti usati nelle operazioni chimiche sono compresi tra 10-3 e 10-1 m.
Va infine precisato che nel caso particolare di soluzioni acquose diluite, i valori della molalità e della molarità praticamente coincidono: infatti essendo trascurabile in queste soluzioni la variazione di volume del solvente dovuto alla presenza di soluto, ed essendo 1000 g H2O = 1 litro H2O, è:
moli per kg di solvente ≃ moli per litro di soluzione, cioè m ≃ M
Esercizio #1
Qual è la molalità di una soluzione ottenuta mescolando 50,0 grammi di NaCl (Mm = 58,45 g/mol) in 700 grammi di acqua?
Si calcola inizialmente il numero di moli di NaCl:
n = massa / Mm = (50,0 g) / (58,45 g/mol) = 0,855 mol
Si calcola la molalità ricordando che 700 g = 0,700 kg
m = n/kgsolvente = (0,855 mol) / (0,700 kg) = 1,22 molale (= 1,22 mol/kg)
Quindi la soluzione è 1,22 m.
Esercizio #2: da molarità a molalità
Si calcoli la molalità di una soluzione 6,0 M di HCl sapendo che la densità della soluzione è d = 1,040 g/mL.
Svolgimento dell'esercizio
La concentrazione della soluzione è 6 M; ciò significa che in 1 litro di soluzione sono presenti 6,0 moli di soluto (HCl).
Determiniamo la massa molare di HCl:
MM (HCl) = 1,008 + 35,453 = 36,461 g/mol
Determiniamo la massa del soluto (HCl) moltiplicando il numero di moli di soluto (presenti in 1 L di soluzione) per la sua massa molare:
gsoluto = n · MM = 6,0 · 36,461 = 218,77 g
Determiniamo la massa della soluzione moltiplicando la densità della soluzione per il volume in mL (sempre della soluzione):
gsoluzione = d · V = 1,040 · 1000 = 1040 g
Siccome la massa della soluzione è pari alla somma della massa del solvente e la massa del soluto, si ha che:
gsolvente = gsoluzione - gsoluto = 1040 - 218,77 = 821,23 g
Convertiamo la massa del solvente in kg:
821,23 g = 0,82123 kg
Calcoliamo infine la molalità dividendo il numero di moli di soluto per la massa in kg del solvente:
m = n / kgsolvente = 6,0 / 0,82123 = 7,31 mol/kg
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