Preparazione di una soluzione a molarità nota

Un chimico, assorto, aggiunge goccia a goccia acqua ad un'ampolla contenente un liquido azzurro, poi, soddisfatto, chiude l'ampolla e con lenti movimenti la capovolge più e più volte, rimescolando il suo contenuto misterioso.
Non è nulla di trascendentale o occulto: semplicemente, una delle procedure più usate in un laboratorio di chimica, cioè la preparazione di una soluzione a molarità nota. Vedremo in questa esperienza di svelarne e spiegarne i passaggi.

Durata: 1 ora

Scopo:

Preparare una soluzione a molarità nota.

Teoria:

La molarità è il rapporto tra il numero di moli del soluto e il volume della soluzione:

M = n_soluto / V_soluzione

Quindi è possibile calcolare il numero di moli di soluto da sciogliere in un certo volume di soluzione per ottenere una soluzione a molarità nota:

n_soluto = M · V_soluzione

Conoscendo la massa molare del soluto, è possibile ricavare la massa di soluto da pesare:

m_soluto = n_soluto · MM_soluto = M · V_soluzione · MM_soluto

Materiale:

• Soluto
• Acqua distillata

Strumenti:

• Matraccio tarato con capacità corrispondente al volume desiderato
• Becher con la stessa capacità del matraccio tarato
• Imbuto
• Bacchetta di vetro
• Spatola
• Spruzzetta
• Bilancia tecnica

Procedimento:

1. Calcolare la massa di soluto necessaria ad ottenere il volume desiderato di soluzione alla concentrazione desiderata.
2. Pesare nel becher la massa calcolata di soluto.
3. Aggiungere acqua distillata sufficiente a sciogliere tutto o quasi tutto il soluto, ma senza raggiungere il volume desiderato.
4. Mescolare con la bacchetta di vetro, in modo da sciogliere il soluto.
5. Versare la soluzione nel matraccio tarato, attraverso l'imbuto e aiutandosi con la bacchetta di vetro.
6. Lavare due o tre volte il becher, la bacchetta di vetro e l'imbuto, raccogliendo l'acqua nel matraccio, ma senza avvicinarsi alla tacca.
7. Portare a volume con acqua distillata, facendo attenzione a non superare la tacca (procedere goccia a goccia verso la fine).
8. Chiudere il matraccio con il tappo e capovolgerlo alcune volte.

Commenti:

Se questa esperienza viene fatta per spiegare agli studenti come si può preparare una generica soluzione a concentrazione nota, ci sono diversi soluti che si possono scegliere, ad esempio:

• Cloruro di sodio: innocuo, ma si ottiene una soluzione incolore; per verificare il titolo della soluzione si può misurarne la densità, oppure si può titolare per precipitazione.
• Bicarbonato di sodio: innocuo, ma si ottiene una soluzione incolore: per verificare il titolo della soluzione si può fare una titolazione acido-base.
• Solfato rameico: irritante (maneggiare con guanti e occhiali), ma si ottiene una soluzione colorata. La soluzione ottenuta si può conservare in laboratorio per essere usata in altre esperienze, oppure si può tirare a secco per recuperare il sale. Non va smaltita nel lavandino.

Per ragionare sul concetto di concentrazione, si possono preparare volumi diversi di soluzione ad uguale concentrazione, e volumi uguali di soluzioni a concentrazioni diverse, o ancora soluzioni contenenti la stessa quantità di soluto ma aventi volume diverso, e quindi concentrazioni diverse.

L'esperienza può proseguire poi con la diluizione di una soluzione.