Calcolatore di concentrazione molare e diluizioni (C1V1 = C2V2)
Con la formula della diluizione C1V1 = C2V2 potete ricavare una qualsiasi fra concentrazioni e volumi prima e dopo la diluizione a partire dagli altri tre valori.
Cos'è il calcolo della concentrazione molare e delle diluizioni
Il calcolo della concentrazione molare e delle diluizioni serve a determinare la relazione fra concentrazione e volume quando si parte da una soluzione concentrata per ottenerne una più diluita. In laboratorio, così come in cucina o nella preparazione di detergenti, capita spesso di chiedersi «di quante volte devo diluire il concentrato che ho a disposizione per raggiungere la concentrazione desiderata» oppure «quanti millilitri di soluzione madre servono per ottenere un certo volume a una certa concentrazione». Questo strumento applica la formula della diluizione C1V1 = C2V2 (concentrazione iniziale per volume iniziale uguale a concentrazione finale per volume finale) per calcolare istantaneamente uno qualsiasi dei quattro valori — due concentrazioni e due volumi — a partire dagli altri tre.
Il presupposto su cui si basa questa formula è che la quantità di sostanza disciolta, espressa in moli, non cambia fra prima e dopo la diluizione: aggiungendo solvente il volume aumenta, ma la quantità di soluto rimane la stessa. Le unità di misura sono fissate in moli al litro per la concentrazione e in millilitri per il volume, quindi se disponete di valori espressi in altre unità, per esempio i litri, convertiteli prima di inserirli nello strumento. Tutti i calcoli avvengono direttamente nel browser e nessun dato inserito viene inviato a un server esterno.
Come usare il calcolatore di concentrazione molare e diluizioni
- Scegliete il valore da calcolare Dal menu «Valore da calcolare» selezionate quale fra i quattro valori — C1 (concentrazione iniziale), V1 (volume iniziale), C2 (concentrazione finale) o V2 (volume finale) — volete ottenere.
- Inserite i restanti tre valori Compaiono i campi per gli altri tre valori: inseriteli con i dati già noti del vostro esperimento o della vostra preparazione, ad esempio la concentrazione del concentrato che avete in mano.
- Leggete il risultato Il risultato viene mostrato nel pannello a destra man mano che digitate. Le unità restano fisse: moli al litro per la concentrazione e millilitri per il volume.
Consigli per sfruttarlo al meglio
- Scegliendo il valore da calcolare compaiono i campi per gli altri tre: inserite i valori già fissati dal vostro esperimento.
- I volumi si intendono in millilitri e le concentrazioni in moli al litro. Se disponete di valori in altre unità, per esempio in litri, convertiteli prima di inserirli.
- Quando si mescolano soluzioni conviene seguire la regola di aggiungere l'acido all'acqua: versate il concentrato in poco solvente e poi aggiungete il resto del solvente.
- Per diluizioni accurate usate strumenti con graduazioni precise, come pipette e matracci tarati.
Quando torna utile il calcolo della concentrazione molare e delle diluizioni
Preparazione di serie di diluizioni da una soluzione madre
Quando da una soluzione madre molto concentrata occorre preparare più soluzioni a concentrazioni diverse per un esperimento, potete calcolare in anticipo la quantità di concentrato e di solvente necessaria per ciascuna concentrazione desiderata.
Preparazione di reagenti e calcolo del fattore di diluizione
Utile per ricavare la concentrazione effettiva a partire da un'indicazione del tipo «diluire dieci volte», oppure, al contrario, per risalire dal fattore di diluizione o dal volume di concentrato necessario partendo dalla concentrazione desiderata. Se dovete invece ricavare la concentrazione a partire dalla quantità di sostanza, può esservi utile anche il calcolatore della massa molare.
Regolazione della concentrazione di disinfettanti e detergenti
Può essere impiegato anche per calcolare con sicurezza la quantità di acqua o di concentrato necessaria quando si diluisce un prodotto molto concentrato, come una soluzione di ipoclorito di sodio, fino alla concentrazione d'uso indicata in etichetta.
Calcoli preliminari per titolazioni e chimica analitica
Prima di eseguire una titolazione è spesso necessario diluire una soluzione standard fino a una concentrazione nota: questo strumento aiuta a determinare il volume corretto. Se poi vi serve calcolare il pH della soluzione risultante, potete usare anche il calcolatore del pH.
Termini utili sulla concentrazione molare e le diluizioni
- Concentrazione molare
- È l'unità di misura che esprime la quantità di sostanza, in moli, disciolta in un litro di soluzione. Si indica in mol/L, spesso abbreviato con la lettera M, e si calcola dividendo le moli di soluto per il volume della soluzione espresso in litri.
- Diluizione
- È l'operazione con cui si aggiunge solvente, di solito acqua, a una soluzione per aumentarne il volume e abbassarne la concentrazione. Poiché la quantità di soluto disciolto resta invariata, la concentrazione diminuisce esattamente in proporzione all'aumento di volume.
- Soluto
- È la sostanza disciolta all'interno di una soluzione. In una soluzione di acqua salata, per esempio, il soluto è il cloruro di sodio, ed è proprio sulla sua quantità che si basa il calcolo della concentrazione molare.
- Solvente
- È il liquido in cui il soluto viene disciolto. Quando il solvente è l'acqua si parla di soluzione acquosa, e nella maggior parte delle diluizioni di laboratorio è proprio l'acqua a fungere da solvente.
- Soluzione madre (stock)
- È la soluzione concentrata di partenza, prima di essere diluita. In laboratorio è comune preparare in anticipo una soluzione madre molto concentrata, per motivi di conservazione e trasporto, e diluirla fino alla concentrazione desiderata solo al momento dell'uso.
- Costante di Avogadro
- È la costante che mette in relazione la quantità di sostanza, espressa in moli, con il numero di particelle corrispondenti: circa 6,022 × 10²³ particelle per ogni mole. È proprio grazie a questa costante che il concetto di concentrazione molare permette di esprimere le quantità di materia in termini numerici.
Domande frequenti
A proposito — l'origine della concentrazione molare
La concentrazione molare, misurata in moli al litro e indicata talvolta con la lettera M, è stata resa possibile dalla costante di Avogadro, circa 6,022 × 10²³, il ponte che permette di contare la quantità di materia in numero di particelle e che prende nome dal fisico italiano Amedeo Avogadro. Prima si potevano esprimere le concentrazioni solo in rapporti di massa, e trattare le relazioni quantitative delle reazioni, cioè la stechiometria, era molto laborioso.
Con la concentrazione molare i chimici hanno potuto descrivere le reazioni con una misura unitaria: non più «quanti grammi di sostanza sono disciolti», ma «quante moli». Unita al fatto che i coefficienti di un'equazione chimica esprimono direttamente rapporti fra quantità di sostanza, questa scelta è tuttora la base della chimica analitica quantitativa, a partire dalle titolazioni.
Il matraccio tarato usato in laboratorio per le diluizioni è uno strumento di vetro progettato per misurare con precisione un determinato volume a una data temperatura, di solito venti gradi. Poiché sia il vetro sia i liquidi variano leggermente di volume con la temperatura, nei laboratori di analisi di precisione anche il controllo della temperatura ambiente è considerato un fattore che incide sull'accuratezza della diluizione.