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 (massa su volume, indicata come m/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 determinato volume; per questo è l'unità standard nei calcoli chimici. L'International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) indica la molarità come metodo standard per esprimere la concentrazione.

Formula dalla percentuale alla molarità

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

Una percentuale m/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 m/v. Una percentuale m/m (massa su massa), 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% m/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 svolto

Una soluzione è al 5% (m/v) di cloruro di sodio (NaCl). La massa molecolare di 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 al 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

Come usare il convertitore

1. Inserire la concentrazione percentuale (m/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.

I risultati inferiori a 10 mol/L sono mostrati con tre cifre significative. I risultati pari o superiori a 10 mol/L sono mostrati con una cifra decimale.

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 (m/m) 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, ma nella chimica moderna è stata in gran parte sostituita dalla molarità.

Limiti di accuratezza

La conversione è esatta per una percentuale m/v. Una percentuale m/v indica già i grammi di soluto in un volume fisso di soluzione, quindi la densità della soluzione non entra mai nel calcolo. Gli errori derivano dai valori inseriti.

• Uso errato di una percentuale m/m: gli acidi e le basi concentrati sono contrassegnati in base alla massa (m/m), non al volume. L'acido cloridrico concentrato è circa 37% m/m, con una densità vicina a 1,19 g/mL, corrispondente a circa 44% m/v, ovvero circa 12,1 mol/L. Inserire 37 invece di 44 sottostima la molarità di circa un sesto. Occorre prima effettuare la conversione con la formula della densità riportata sopra.
• Soluzioni molto dense: una percentuale m/v può superare 100 quando una soluzione è molto più densa dell'acqua. L'acido solforico concentrato, circa 96% m/m con una densità di 1,84 g/mL, corrisponde a circa 177% m/v, ovvero circa 18 mol/L. Questo convertitore accetta solo percentuali da 0 a 100, quindi i valori superiori a 100 devono essere calcolati manualmente.
• 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 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% m/v.

Questa formula funziona per le percentuali massa su massa (m/m)?

No. La formula di questa pagina vale solo per le percentuali m/v. Per convertire una percentuale m/m 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. Una percentuale m/v indica già i grammi di soluto per 100 mL di soluzione, quindi il volume è fissato dalla definizione e la densità non entra nel calcolo. La densità serve solo per trasformare una percentuale m/m, che indica i grammi per 100 grammi di soluzione, in una percentuale m/v o in una molarità.

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. IUPAC Gold Book – Amount Concentration
2. NIST Chemistry WebBook
3. Harris, D. C. (2015). Quantitative Chemical Analysis (9ª ed.). W. H. Freeman and Company.
4. United States Pharmacopeia (USP)