Se una piccola quantità di soluto è aggiunta ad una grande quantità di solvente, si forma una soluzione diluita. Le concentrazioni di soluzioni molto diluite, come le tracce di impurità metalliche nell'acqua, sono spesso espresse in parti per miliardo o ppb, o in parti per milione o ppm. Ppm di un soluto può essere calcolato dividendo la massa del soluto per la massa della soluzione e moltiplicando per un milione.

Se una grande quantità di soluto è aggiunta ad una piccola quantità di solvente, si forma una soluzione concentrata. Le unità comunemente usate includono unità relative espresse come percentuali, come:massa percentuale, che è la massa del soluto divisa per la massa della soluzione per cento;percentuale del volume, che è il volume del soluto diviso per il volume della soluzione per cento;e massa per percentuale di volume, che è la massa del soluto divisa per il volume della soluzione per cento. In laboratorio, queste unità vengono utilizzate insieme alla frazione molare, alla molarità e alla molalità.

Una frazione molare del componente i, che può essere soluto o solvente, è il numero di moli del componente diviso per il numero totale di moli di tutti i componenti nella soluzione. Questo è un rapporto senza unità, indicato dalla lettera χi. La molalità è il numero di moli di soluto in 1 litro di soluzione.

Il suo simbolo è M maiuscola e le unità sono moli per litro. La molalità è il numero di moli di soluto in 1 chilogrammo di solvente. Il suo simbolo è una m minuscola in corsivo e le unità sono moli per chilogrammo.

Nella molalità si considera la massa del solvente, mentre nella molarità si tiene conto del volume dell'intera soluzione. Per preparare una soluzione 1 molare o 1 molale, 1 mole di un soluto, come lo iodio, viene sciolta in un solvente, come il tetracloruro di carbonio. Il volume finale della soluzione è portato a 1 litro per formare una soluzione 1 molare.

Per una soluzione molale, viene pesato 1 chilogrammo di tetracloruro di carbonio. Dato che la densità del tetracloruro di carbonio è di 1, 59 grammi per millilitro, il volume di 1 chilogrammo di solvente sarebbe 629 millilitri. Quindi la concentrazione finale di 1 soluzione molale in tetracloruro di carbonio è pari a 1, 59 molare.

Un soluto è un componente di una soluzione che è tipicamente presente ad una concentrazione molto inferiore rispetto al solvente. Le concentrazioni di soluto sono spesso descritte con termini qualitativi come diluito (di concentrazione relativamente bassa) e concentrato (di concentrazione relativamente elevata).

Le concentrazioni possono essere valutate quantitativamente utilizzando un'ampia varietà di unità di misura, ciascuna conveniente per particolari applicazioni. La molarità (M) è un'utile unità di concentrazione per molte applicazioni in chimica. La molarità è definita come la quantità di soluto in numero di talpe divise per il volume della soluzione in litri:

Eq1

Poiché i volumi della soluzione variano con la temperatura, anche le concentrazioni molare varieranno. Se espressa in molarità, la concentrazione di una soluzione con un numero identico di specie di soluto e solvente sarà diversa a temperature diverse a causa della contrazione/espansione della soluzione. Più appropriato per i calcoli che coinvolgono molte proprietà colligative sono unità di concentrazione a base di talpa i cui valori non dipendono dalla temperatura. Due di queste unità sono la frazione talpa (introdotta nel capitolo precedente sui gas) e la melanalità.

La frazione talpa, χ_A, di un componente è il rapporto tra la sua quantità molare e il numero totale di talpe di tutti i componenti della soluzione:

Eq1

Con questa definizione, la somma delle frazioni di talpa per tutti i componenti della soluzione (il solvente e tutti i soluti) è uguale a uno.

La molalità è un'unità di concentrazione definita come il rapporto tra il numero di talpe di soluto e la massa del solvente in chilogrammi:

Eq1

Poiché queste unità sono calcolate utilizzando solo masse e quantità molare, non variano con la temperatura e, quindi, sono più adatte per applicazioni che richiedono concentrazioni indipendenti dalla temperatura.

Questo testo è adattato da Openstax, Chimica 2e, Sezione 11.4: Proprietà Colligative.

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