1. Introduzione al concetto di concentrazione
In chimica, la concentrazione di una soluzione esprime la quantità di soluto presente in una determinata quantità (in massa o in volume) di solvente o, più frequentemente, di soluzione complessiva.
Le grandezze percentuali indicano quante parti di soluto sono contenute in 100 parti di soluzione. Esse rappresentano il metodo più intuitivo e comune nella pratica di laboratorio e nell'industria per descrivere soluzioni diluite o concentrate senza dover ricorrere subito al peso molecolare o alla molarità.
2. Percentuale in peso ($\text{\% m/m}$ o $\text{\% p/p}$)
La percentuale in peso esprime i grammi di soluto sciolti in $100\text{ g}$ di soluzione. È indipendente dalla temperatura, poiché le masse non variano con il riscaldamento o il raffreddamento.
Ricorda che: $\text{massa della soluzione} = \text{massa del soluto} + \text{massa del solvente}$.
Esempio pratico: Una soluzione acquosa di cloruro di sodio al $5\text{\% m/m}$ significa che in $100\text{ g}$ di soluzione sono presenti $5\text{ g}$ di $\text{NaCl}$ e $95\text{ g}$ di acqua ($\text{H}_2\text{O}$).
3. Percentuale peso/volume ($\text{\% m/v}$)
Molto utilizzata in chimica clinica e farmaceutica, la concentrazione percentuale peso/volume esprime i grammi di soluto contenuti in $100\text{ mL}$ di soluzione.
Esempio pratico: Una soluzione fisiologica di $\text{NaCl}$ allo $0{,}9\text{\% m/v}$ contiene $0{,}9\text{ g}$ di sale in ogni $100\text{ mL}$ di soluzione.
4. Percentuale in volume ($\text{\% v/v}$)
Viene impiegata principalmente quando sia il soluto che il solvente sono liquidi (ad esempio nelle miscele alcoliche o nelle bevande commerciali). Esprime i millilitri di soluto presenti in $100\text{ mL}$ di soluzione.
Esempio pratico: Il vino riporta spesso la dicitura $12\text{\% vol}$, il che significa che in $100\text{ mL}$ di vino sono contenuti $12\text{ mL}$ di etanolo puro.
5. Tabella riassuntiva delle concentrazioni percentuali
| Tipo di Percentuale | Simbolo | Unità di Misura del Soluto | Unità di Misura della Soluzione | Formula di Calcolo |
|---|---|---|---|---|
| Peso su Peso | $\text{\% m/m}$ | Grammi ($\text{g}$) | Grammi ($\text{g}$) | $(\text{g}_{\text{soluto}} / \text{g}_{\text{soluzione}}) \cdot 100$ |
| Peso su Volume | $\text{\% m/v}$ | Grammi ($\text{g}$) | Millilitri ($\text{mL}$) | $(\text{g}_{\text{soluto}} / \text{mL}_{\text{soluzione}}) \cdot 100$ |
| Volume su Volume | $\text{\% v/v}$ | Millilitri ($\text{mL}$) | Millilitri ($\text{mL}$) | $(\text{mL}_{\text{soluto}} / \text{mL}_{\text{soluzione}}) \cdot 100$ |
💡 Come passare da $\text{\% m/m}$ a $\text{\% m/v}$ usando la densità
Spesso nei problemi di laboratorio si conosce la percentuale in peso e la densità della soluzione ($d$, espressa in $\text{g/mL}$) e bisogna calcolare la percentuale peso/volume o viceversa. La relazione fondamentale sfrutta la definizione di densità della soluzione:
$$\text{massa della soluzione (g)} = \text{volume della soluzione (mL)} \cdot d$$
Di conseguenza, moltiplicando la percentuale in peso ($\text{\% m/m}$) per la densità della soluzione si ottiene direttamente la percentuale peso/volume:
$$\%\text{ m/v} = \%\text{ m/m} \cdot d$$