Le soluzioni sono miscele omogenee che risultano dalla dissoluzione, a livello molecolare, di uno o più “soluti” all’interno del “solvente” – il mezzo di dissoluzione. Il solvente può anche essere costituito da più sostanze, purché anch’esse si dissolvano l’una nell’altra. Nell’uso ordinario, la parola soluzione si riferisce a sostanze disciolte in un solvente liquido, sebbene l’uso ampio della parola non sia così limitato. Gli scienziati chiamano quantità o ricchezza di soluto all’interno di una soluzione la sua concentrazione di soluzione. Esistono diversi modi per quantificare o assegnare un valore numerico alla concentrazione della soluzione.
I metodi utilizzati per segnalare la concentrazione variano a seconda che l’uso sia scientifico o meno, e talvolta a seconda della particolare scienza. Soprattutto tra i chimici analitici, l’unità più comune per riportare la concentrazione della soluzione è “molarità”. Questo termine deriva dalla parola “mole”, riferendosi al peso molecolare di un particolare composto in grammi. Si può facilmente vedere che, poiché i loro pesi molecolari differiscono, una mole di zucchero non è uguale in peso a una mole di sale.
Considera come viene preparata una soluzione monomolare di sale da cucina. Il cloruro di sodio ha la formula chimica NaCl: è il prodotto di reazione prodotto combinando il metallo di sodio (Na) con il gas di cloro (Cl). Il peso atomico del sodio è 22.99; il peso atomico del cloro è 35.45. La semplice aggiunta dà il peso molecolare del sale come 58.44, cioè una mole di NaCl pesa 58.44 grammi. Sciogliendo questa quantità di NaCl in acqua per fare un litro (1.06 quarti) di soluzione si ottiene una soluzione esattamente un molare (1.0 M).
Meno frequentemente, la concentrazione della soluzione può essere espressa in termini di “normalità” o “molalità”. La definizione di normalità non è molto diversa da quella di molarità, ma incorpora il concetto di “equivalenti”. Ad esempio, una soluzione che è 1.0 molare in acido fosforico (H3PO4), poiché produce tre ioni idrogeno per ogni molecola di acido fosforico, è normale 3.0 (3.0 N). Sebbene all’inizio possa sembrare vantaggioso usare la normalità al posto della molarità come standard di concentrazione della soluzione, la normalità non è un termine assoluto, ma dipende dall’uso della soluzione. Per questo motivo, l’Unione Internazionale di Chimica Pura e Applicata ha sollecitato la cessazione della normalità nell’esprimere la concentrazione della soluzione.
La molalità è usata anche meno spesso della normalità. Una soluzione è un molale (1.0 m) se è costituita da una mole di soluto disciolta in un chilogrammo – non di soluzione – ma di solvente. All’inizio, potrebbe sembrare che la molalità non offra proprietà particolarmente preziose che la rendano utile come termine per la concentrazione della soluzione. Tuttavia, non riguarda il volume, ma solo il peso, sia per il soluto che per il solvente. Ciò significa che la molalità non dipende dalla temperatura, rendendola l’unità di scelta in quelle aree della chimica che coinvolgono proprietà “colligative” – quelle proprietà che coinvolgono il numero di particelle.