Calcolare la Molalità di una soluzione usando la densità - chimica - 2023
esercizi svolti, livello medio/difficile
inserita il 21-03-2023
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“ Le formule che dobbiamo usare „
Per la teoria sulla Molalità ed esercizi più semplici consultate le pagine: molalità e concentrazione molale; esercizi svolti sulla molalità (1) eesercizi svolti sulla molalità (2)
Ricordiamo le formule che ci servono e le grandezze coinvolte in questi esercizi
Le formule da utilizzare sono le seguenti:
La Molalità (m) di una sostanza è uguale al numero di moli della sostanza (n) divisa per la massa del solvente espressa in chilogrammi (Kg o msolv)
m = n / Kg
La Densità (d) di una soluzione è uguale ala massa COMPLESSIVA (massa soluto + massa solvente) divisa per il Volume occupato dalla soluzione: può essere espressa in diverse unità di misura a seconda delle esigenze Kg/m3;Kg/L; g/cm3
d = m / V
Il numero di moli (n) di una sostanza è uguale alla massa della sostanza (mg) espressa in grammi, divisa per la massa molare (Mm) della sostanza in grammi per mole:
n = mg / Mm
La massa della sostanza (mg) espressa in grammi è uguale al numero di moli (n) della sostanza moltiplicato per la massa molare (Mm) della sostanza in grammi per mole:
mg = n x Mm
La massa molecolare (Mm) di una sostanza la ricaviamo dalla tavola periodica ed è uguale alla somma delle masse atomiche dei singoli atomi che compongono la molecola, espresse in unità di massa atomica (uma):
Mm = (numero di atomi elemento1 x uma1) + (numero di atomi elemento2 x uma2) + (numero di atomi elemento3 x uma3) + ...
Potete usare questo widget, l'importante è che scriviate CORRETTAMENTE la formula della sostanza, ogni errore nella formula vi farà sbagliare il calcolo.
Esercizio 1
calcola la molalità di una soluzione formata da 40,0 g di NaCl sciolti in acqua con un volume finale di 0,400 L e avente densità di 1,07 g/mL
NB: dato che la nostra densità è data in grammi per millilitro mentre il volume è dato in litri per prima cosa trasformiamo il volume in millilitri.
In un litro ci sono 1000 millilitri per cui moltiplichiamo per 1000.
0,400 L x 1000 = 400 mL
Questo esercizio non è immediato come gli altri. Abbiamo i grammi di soluto dai quali ci possiamo ricavare facilmente le moli ma non abbiamo i Kg di solvente, bensì il volume della soluzione. Ci viene in aiuto la densità della soluzione che ci permette di correlare il volume alla massa.
Occorrono quindi dei passaggi aggiuntivi.
L'importante è tenere in mente i dati che ci servono per calcolare la molalità: moli di soluto e chilogrammi di solvente.
Impostiamo una tabella con i dati a nostra disposizione.
| Grandezza | Valore | Unità di misura |
|---|---|---|
| Molalità | ? | mol/Kg |
| Massa in grammi | 40,0 | g |
| Numero di Moli | ? | mol |
| Massa Molare (NaCl) | ? | g/mol |
| Massa Solvente | ? | Kg |
| Massa Soluzione | ? | Kg |
| Volume | 0,400 | L |
| Densità | 1,07 | g/mL(cm3) |
La tabella è più lunga delle precedenti: ha 8 righe di dati.
Le prime 4 ci serviranno per calcolare le moli di NaCl e la molalità.
Però prima utilizziamo le ultime 4 per ricavare i chilogrammi di solvente
| Grandezza | Valore | Unità di misura |
|---|---|---|
| Molalità | ? | mol/Kg |
| Massa in grammi | 40,0 | g |
| Numero di Moli | ? | mol |
| Massa Molare (NaCl) | ? | g/mol |
| Massa Solvente | ? | Kg |
| Massa Soluzione | d=m/V | Kg |
| Volume | 0,400 | L |
| Densità | 1,07 | g/mL(cm3) |
TAPPA 1: Calcolare la massa della soluzione.
Per prima cosa usiamo la densità per ricavare la massa della soluzione.
Utilizziamo la formula inversa di quella riportata in tabella.
m(soluzione)=d.V -->1,07.400 = 428 grammi
| Grandezza | Valore | Unità di misura |
|---|---|---|
| Molalità | ? | mol/Kg |
| Massa in grammi | 40,0 | g |
| Numero di Moli | ? | mol |
| Massa Molare (NaCl) | ? | g/mol |
| Massa Solvente | msoluzione - msoluto | Kg |
| Massa Soluzione | 428 grammi | g |
| Volume | 0,400 | L |
| Densità | 1,07 | g/mL(cm3) |
TAPPA 2: Calcolare la massa del solvente in chilogrammi
I 428 grammi della soluzione comprendono ovviamente la massa dell'acqua, il solvente, ma anche i 40 grammi di sale
per cui
msolvente = msoluzione - msoluto --> 428-40 = 388 g --> 0,388 Kg
sostituiamo nella tabella
| Grandezza | Valore | Unità di misura |
|---|---|---|
| Molalità | ? | mol/Kg |
| Massa in grammi | 40,0 | g |
| Numero di Moli | ? | mol |
| Massa Molare (NaCl) | ? | g/mol |
| Massa Solvente | 0,388 | Kg |
| Massa Soluzione | 428 grammi | g |
| Volume | 0,400 | L |
| Densità | 1,07 | g/mL(cm3) |
TAPPA 3: Calcolare la massa molare del NaCl
Da questo punto in poi procediamo come abbiamo fatto negli esercizi precedenti: Usiamo come al solito la tavola periodica, o il calcolatore in fondo alla pagina.
Dalla tavola periodica leggiamo che le masse molari approssimate dei singoli elementi sono (Na = 22,99; Cl = 35,45):
per cui
Massa molare di NaCl = (Na) (22,99x1) + (Cl) (35,45x1) = 58,44 g/mol
Inseriamo il valore nella tabella
| Grandezza | Valore | Unità di misura |
|---|---|---|
| Molalità | ? | mol/Kg |
| Massa in grammi | 40,0 | g |
| Numero di Moli | n=mg/Mm | mol |
| Massa Molare (NaCl) | 58,44 | g/mol |
| Massa Solvente | 0,388 | Kg |
| Massa Soluzione | 428 grammi | g |
| Volume | 0,400 | L |
| Densità | 1,07 | g/mL(cm3) |
TAPPA 4: Calcola il numero di moli
Il numero di moli, lo sappiamo, è dato dalla massa del soluto diviso la sua massa molare come nella formula riportata i tabella
n=40,0/58,44 = 0,68 mol
Inseriamo il valore nella tabella
| Grandezza | Valore | Unità di misura |
|---|---|---|
| Molalità | mmolalità=n/Kgsolv | mol/Kg |
| Massa in grammi | 40,0 | g |
| Numero di Moli | 0,68 | mol |
| Massa Molare (NaCl) | 58,44 | g/mol |
| Massa Solvente | 0,388 | Kg |
| Massa Soluzione | 428 grammi | g |
| Volume | 0,400 | L |
| Densità | 1,07 | g/mL(cm3) |
TAPPA 5: Calcola la molalità
Ora che abbiamo il numero di moli di soluto e la massa di solvente in grammi possiamo sostituire alla formula riportata in tabella e ricavare la molalità della soluzione!
mmolalità=nmoli soluto/Kgchili solv --> m=0,68/0,388 = 1,75 m
Quindi la nostra soluzione è 1,75 molale.
Questo tipo di esercizi è quindi un po' più laborioso in quanto prima di procedere è necessario ricavare non solo il numero di moli di soluto ma anche la massa del solvente.
L'errore più comune è non considerare che la densità ci permette di calcolare la massa della SOLUZIONE e non direttamente del SOLVENTE: per cui bisogna sempre ricordare di sottrarre la massa del soluto prima di procedere.
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