Convertitore da Concentrazione a Molarità | % p/v a mol/L

Che cos'è un convertitore da concentrazione a molarità?

Un convertitore da concentrazione a molarità trasforma una concentrazione percentuale (peso su volume, indicata come p/v) in molarità, cioè il numero di moli di una sostanza disciolta in un litro di soluzione. Richiede due valori: la concentrazione percentuale e la massa molecolare della sostanza disciolta, espressa in grammi per mole.

Che cos'è la molarità?

La molarità è un modo per misurare la quantità di una sostanza disciolta in un liquido. È definita come il numero di moli di soluto per litro di soluzione.

$\text{Molarità (M)} = \frac{\text{moli di soluto}}{\text{volume della soluzione in litri}}$

L'unità è mol/L, spesso indicata con M. Una soluzione di cloruro di sodio da "0,5 M" contiene 0,5 moli di cloruro di sodio per ogni litro di soluzione.

Le reazioni chimiche avvengono tra particelle, non tra grammi. La molarità indica al chimico quante particelle sono presenti in un dato volume, ed è per questo l'unità standard nei calcoli di chimica. Il nome formale del SI per questa grandezza è concentrazione di quantità di sostanza, definita come la quantità di sostanza divisa per il volume della miscela. La guida NIST alle unità SI considera obsoleti i nomi «molarità» e «M» e raccomanda unità come mol/L, ma entrambi i nomi restano comuni nei laboratori.

Formula dalla percentuale alla molarità

$\text{Molarità (M)} = \frac{\text{Concentrazione percentuale (m/v)} \times 10}{\text{Massa molecolare (g/mol)}}$

Una percentuale p/v indica i grammi di soluto per 100 mL di soluzione. Moltiplicando per 10 si ottengono i grammi per litro, poiché un litro equivale a 1.000 mL. Dividendo per la massa molecolare si convertono i grammi in moli.

Questa formula funziona solo per le percentuali p/v. Una percentuale p/p (peso su peso), comune sulle bottiglie di acidi concentrati, richiede anche la densità della soluzione (vedi sotto).

Come calcolare la molarità dalla concentrazione percentuale

1. Moltiplicare la concentrazione percentuale per 10. Si ottiene la concentrazione in grammi per litro.
2. Dividere questo valore per la massa molecolare della sostanza, espressa in grammi per mole.
3. Il risultato è la molarità, in mol/L.

Perché la formula funziona

Una soluzione al 5% p/v contiene 5 grammi di soluto in 100 mL di soluzione.

1. Grammi per litro: 5 g × 10 = 50 g/L.
2. Moli per litro: 50 g/L ÷ massa molecolare (g/mol) = mol/L.

Esempio pratico

Una soluzione è di cloruro di sodio (NaCl) al 5% (p/v). La massa molecolare del NaCl è 58,44 g/mol.

$\text{Molarità} = \frac{5 \times 10}{58.44} = 0.856 \text{ mol/L}$

Una soluzione di NaCl al 5% corrisponde a circa 0,856 M.

Altri esempi

• Soluzione fisiologica (NaCl allo 0,9%): (0,9 × 10) ÷ 58,44 = 0,154 M
• Soluzione di glucosio al 5% (C₆H₁₂O₆, 180,16 g/mol): (5 × 10) ÷ 180,16 = 0,278 M
• Soluzione di idrossido di sodio al 10% (NaOH, 40,00 g/mol): (10 × 10) ÷ 40,00 = 2,50 M

I primi due risultati corrispondono alla composizione pubblicata dei liquidi clinici: il NaCl allo 0,9% contiene 154 mEq/L di sodio e il glucosio al 5% contiene 50 g/L, ovvero 278 mM.

Come usare il convertitore

1. Inserire la concentrazione percentuale (p/v), un numero compreso tra 0 e 100.
2. Inserire la massa molecolare della sostanza, in g/mol. Deve essere maggiore di 0.
3. La molarità viene visualizzata automaticamente, in mol/L.
4. Usare il pulsante di copia per copiare il risultato.

Masse molecolari comuni

Altri modi per esprimere la concentrazione

Molalità (m): conta le moli di soluto per chilogrammo di solvente, non di soluzione. Non varia con la temperatura, quindi viene usata nei calcoli del punto di congelamento e del punto di ebollizione.

$\text{Molalità (m)} = \frac{\text{moli di soluto}}{\text{massa del solvente in kg}}$

La percentuale in massa (p/p) indica i grammi di soluto per 100 grammi di soluzione. È comune sulle bottiglie di acidi e basi concentrati. Per convertirla in molarità è necessaria la densità della soluzione:

$\text{Molarità} = \frac{\text{Percentuale in massa} \times \text{densità (g/mL)} \times 10}{\text{Massa molecolare}}$

La percentuale in volume (v/v) si usa per le miscele liquido-liquido, come l'etanolo in acqua. Una soluzione di etanolo al 70% v/v contiene 70 mL di etanolo per 100 mL di soluzione totale.

La normalità (N) conta gli equivalenti-grammo per litro. Compare nella letteratura più datata sulle titolazioni. La guida NIST classifica la normalità come obsoleta e raccomanda invece la concentrazione di quantità di sostanza.

Limiti di accuratezza

La formula p/v è esatta, perché una percentuale p/v si riferisce già al volume della soluzione. Il risultato è affidabile quanto i dati inseriti, e alcuni fattori possono renderli errati.

• Etichette p/p: gli acidi e le basi concentrati sono di solito etichettati in base al peso (p/p) e la loro densità è ben superiore a 1 g/mL. Inserire un valore p/p come se fosse p/v dà una molarità sbagliata. Usare invece la formula corretta per la densità riportata nella sezione precedente.
• Temperatura: il volume della soluzione cambia con la temperatura, quindi la molarità varia leggermente al variare della temperatura. La molalità invece non varia, perché si basa sulla massa e non sul volume.
• Composti idratati: alcuni composti assorbono acqua nella loro struttura cristallina, modificando la massa molecolare. Il solfato di rame anidro (CuSO₄) ha una massa molecolare di 159,61 g/mol. Il solfato di rame pentaidrato (CuSO₄·5H₂O) ha una massa molecolare di 249,68 g/mol, superiore di oltre il 50%. Usare il valore errato produce una molarità molto diversa da quella reale.
• Purezza del reagente: i prodotti chimici commerciali sono raramente puri al 100%. Un reagente indicato come puro al 98% contiene il 2% di altro materiale in massa, riducendo leggermente la molarità effettiva di una soluzione preparata con esso.

Domande frequenti

Qual è la differenza tra molarità e molalità?

La molarità è il numero di moli di soluto per litro di soluzione. La molalità è il numero di moli di soluto per chilogrammo di solvente. La molarità varia leggermente con la temperatura perché il volume del liquido cambia con la temperatura. La molalità rimane costante perché la massa non cambia con la temperatura.

Perché la molarità viene usata più spesso della concentrazione percentuale?

Le reazioni chimiche avvengono tra molecole e la molarità indica direttamente quante moli di una sostanza sono presenti in un determinato volume. La concentrazione percentuale indica la massa, che deve essere convertita in moli prima di poter essere usata nei calcoli delle reazioni.

Come si riconverte la molarità in concentrazione percentuale?

Si applica la formula inversa:

$\text{Concentrazione percentuale (m/v)} = \frac{\text{Molarità} \times \text{Massa molecolare}}{10}$

Una soluzione di cloruro di sodio da 0,5 M equivale a (0,5 × 58,44) ÷ 10 = 2,92% p/v.

Questa formula funziona per le percentuali peso su peso (p/p)?

No. La formula di questa pagina vale solo per le percentuali p/v. Per convertire una percentuale p/p in molarità è necessaria la densità della soluzione, usando la formula riportata nella sezione "Altri modi per esprimere la concentrazione" sopra.

La densità della soluzione influisce sul risultato?

No, non per una vera percentuale p/v. Un valore p/v indica già i grammi per 100 mL di soluzione, quindi la densità non entra nel calcolo. La densità conta quando la percentuale è p/p. In quel caso serve la formula corretta per la densità, e l'errore dovuto al fatto di ignorarla cresce quanto più la soluzione è concentrata.

Come si prepara una soluzione con una molarità specifica?

Calcolare la massa necessaria con Massa (g) = Molarità (mol/L) × Volume (L) × Massa molecolare (g/mol). Pesare tale massa, scioglierla in una quantità di solvente inferiore al volume finale, trasferirla in un matraccio tarato, quindi aggiungere solvente fino al segno. Aggiungere solvente fino al volume completo prima che il soluto sia disciolto è un errore comune, poiché può rendere eccessivo il volume finale.

Riferimenti

1. National Institute of Standards and Technology. NIST Guide to the SI, Chapter 8. Guida NIST al SI, capitolo 8 — definizione c = n/V (par. 8.6.5); i nomi molarità, M e normalità sono obsoleti.
2. NIST Chemistry WebBook. Sodium chloride. NIST WebBook: cloruro di sodio — massa molecolare 58,443.
3. Baldrighi M. et al. Hyperglycemic Hyperosmolar State: A Pragmatic Approach to Properly Manage Sodium Derangements. Current Diabetes Reviews (PMC). Baldrighi et al., tabella 1 — NaCl allo 0,9%: Na⁺ 154 mEq/L; glucosio al 5%: 50 g/L, 278 mM.