Se pensi a quale concentrazione, di solito si riferisce alla concentrazione molare in $ \ mathrm {mol / l} $ (almeno nel campo della chimica) . Per calcolare questa concentrazione dobbiamo trovare quante moli di una certa sostanza chimica sono presenti in 1 litro di liquido o solido.

Inizierò con un esempio e descriverò il principio generale in seguito. Supponiamo di avere acqua pura a temperatura ambiente e pressione atmosferica. Ciò significa che la densità è $ 998 \, \ mathrm {g / l} $ . Sappiamo anche che la massa molare dell'acqua, composta da 2 idrogeno e 1 ossigeno, è $ 18,016 \, \ mathrm {g / mol} $ . Se guardi le unità della massa molare e la densità puoi già vedere che possiamo combinarle in qualcosa che abbia unità $ \ ce {mol / l} $ . Se lo facciamo, otteniamo che la concentrazione di acqua è $ \ frac {998 \, \ mathrm {g / l}} {18.016 \, \ mathrm {g / mol}} = 55.4 \, \ mathrm {mol / l} $ . Quindi la concentrazione di acqua è $ 55,4 \, \ mathrm {mol / l} $ . Nota che ho usato solo la densità e la massa molare dell'acqua, che sono (almeno a parità di temperatura e pressione) costanti.

In generale puoi farlo per qualsiasi solido o liquido (o gas) e trova la concentrazione come $ c = \ frac {\ rho} {M} $ , dove $ \ rho $ span> è la densità, $ M $ la massa molare e $ c $ la concentrazione molare. Per una data sostanza chimica, la massa molare è costante.

Ora riguardo al "fatto" che la concentrazione molare è costante per liquidi e solidi: in senso stretto non lo è. Questo perché la densità di liquidi e solidi dipende dalla temperatura e dalla pressione. Il motivo per cui la concentrazione molare è spesso chiamata costante è duplice:

1. la densità di liquidi e solidi ha una dipendenza dalla temperatura molto più debole rispetto ai gas, quindi può essere considerata approssimativamente costante
2. se si guardano le soluzioni, la variazione di concentrazione può essere di ordini di grandezza, mentre per es annaffia la variazione di concentrazione quando si va da $ 0 $ a $ 100 \, \ mathrm {^ \ circ C} $ è solo una piccola percentuale. Pertanto, ancora una volta, la concentrazione del liquido è approssimativamente costante.

La mia spiegazione è che la molarità (concentrazione e anche l'attività in caso di una soluzione ideale) di un liquido puro (o solido) non cambierà considerevolmente in una soluzione (in cui esiste un equilibrio chimico) anche se la concentrazione del soluto nella soluzione binaria con le dette variazioni di liquido puro. I reagenti dell'equilibrio di solvatazione sono il solvente e il soluto puri e il prodotto sarebbe il soluto solvatato. Quindi le loro concentrazioni sono costanti e quindi le loro attività (un concetto termodinamico che significa concentrazione in caso di soluzioni ideali) possono essere prese come unità stessa invece della sua effettiva concentrazione nella soluzione binaria. Inoltre, la molarità di un solido o liquido puro non influisce sulla concentrazione del soluto / elettrolita presente nella soluzione e rimane costante dando origine a una massa attiva (ma non la concentrazione e, qui, la massa attiva è ciò che siamo effettivamente interessato) dell'unità che non influisce sull'equilibrio della soluzione.

Nei liquidi e nei solidi, le particelle hanno interazioni intermolecolari che le mantengono a una certa distanza. Di conseguenza, la densità di liquidi e solidi non è troppo sensibile alle variazioni di pressione e temperatura.

La concentrazione (tecnicamente: quantità di concentrazione della sostanza) di un solido o liquido puro è definita come la quantità chimica di la sostanza per volume del campione. Puoi calcolarlo dalla massa molare e dalla densità della sostanza:

$$ c = \ frac {n} {V} = \ frac {m / M} {m / \ rho} = \ frac {\ rho} {M} $$

con $ \ rho $ la densità del campione e e $ M $ la massa molare della sostanza. Per liquidi e solidi, la concentrazione non dipende molto dalla pressione o dalla temperatura.

Per i gas invece la concentrazione è proporzionale alla pressione e anti-proporzionale alla temperatura (legge dei gas ideali). Per le sostanze in soluzione, la concentrazione è variabile perché è possibile aggiungere più o meno soluto al solvente.

Se si considera una reazione chimica a temperatura e pressione costanti, i reagenti e i prodotti solidi o liquidi puri non cambieranno le loro concentrazioni, mentre reagenti o prodotti che sono gas (se la reazione è in uno spazio chiuso) o sono in soluzione in genere lo faranno.

In termini semplici, in condizioni normali, si può "inserire" solo una quantità definita di un solido o un liquido in uno spazio definito ma è possibile inserire una quantità variabile di un gas in uno spazio definito. Pensa alla grande quantità di gas compresso che può essere immagazzinata nelle bombolette spray deodoranti, ma d'altra parte un bicchiere d'acqua o un mattone possono occupare solo una quantità di spazio immutabile.

Dato che in chimica ci occupiamo solo di molecole, esprimiamo la quantità di una sostanza in moli. Pertanto la concentrazione di una sostanza [(quantità in moli) / (volume)], i solidi puri e i liquidi puri hanno definita una concentrazione costante, per un dato volume, mentre i gas hanno una concentrazione variabile.

Vagamente, il motivo è l'incomprimibilità di solidi e liquidi. Non possono avere un volume variabile per la stessa quantità di sostanza. Quando la loro quantità aumenta, aumenta anche il loro volume e quando la quantità diminuisce, anche il volume diminuisce in modo tale che questo rapporto quantità / volume (concentrazione) rimanga costante.Tuttavia, la loro concentrazione cambia, ma la variazione è piuttosto piccola e quindi trascurabile.