Soluzione
      Miscela omogenea costituita da due o più componenti. Si chiama Solvente (S) il componente presente in quantità maggiore. Si chiamano soluti (s) i componenti presenti in quantità minore.

Tipi di soluzione
      Solide (es. leghe), liquide (es. Zucchero in acqua), gassose (miscele gassose: es. aria).

Entalpia di soluzione
      Calore coinvolto durante il processo di dissoluzione del soluto. Usualmente riferito ad una mole di soluto in una grande quantità di solvente.
Quando un soluto si scioglie in un solvente si ha la rottura dei legami (o interazioni) soluto-soluto e la formazione di legami (o interazioni) soluto-Solvente. L’entalpia di soluzione risulta come bilancio delle energie coinvolte nel processo.

Soluzione ideale
    Una soluzione si definisce ideale quando le interazioni soluto-soluto e Solvente-Solvente sono molto simili alle interazioni soluto-Solvente (ovvero il ΔH di soluzione risulta molto piccolo, teoricamente nullo). Questi casi occorrono quanto la natura del soluto è molto simile a quella del solvente. In termini pratici, si possono trattare come soluzioni ideali quelle che contengono una piccolissima quantità di soluto rispetto alla quantità di solvente (soluzioni molto diluite).

Concentrazione
    Per definire concretamente una soluzione si utilizza il termine concentrazione spesso indicata anche con il termine “titolo”. La concentrazione precisa la quantità di soluto presente in una determinata quantità di solvente o di soluzione. Esistono varie unità di concentrazione.

Solubilità
    E' la massima quantità di soluto che si può sciogliere in una precisa quantità di solvente, ovvero la massima concentrazione che quel soluto può raggiungere in quel determinato solvente. La solubilità dipende dalla temperatura e in maniera differente per differenti coppie soluto-Solvente.

Percento in massa (spesso indicato in maniera impropria come percento in peso)
    Il rapporto tra la massa di un componente e la massa totale della soluzione è la frazione del componente considerato rispetto l'unita di massa della soluzione (parte rispetto al tutto). Moltiplicando questa frazione per cento si ottiene la quantità del componente rispetto a 100 unità di massa della soluzione: questa è la definizione del percento in massa.

% in massa del componente A = massa componente A   massa totale soluzione  × 100

Se la frazione relativa ad un componente si moltiplica per un milione si ottiene la parte per milione: spesso espressa in mg di componente rispetto ad un kg di soluzione.

Percento in volume
    E' una unità di concentrazione da usare con cautela. Infatti, mentre le masse sono additive, spesso i volumi non lo sono. La definizione è analoga al percento in massa con la sostituzione del termine massa con il termine volume.

Massa del componente per unità di volume di soluzione
    E' data dal rapporto tra la massa di un componente (generalmente un soluto) e il volume dell'intera soluzione in cui risulta sciolto. Indicando con "C_A" la concentrazione del componente A :

CA =  massa componente A   volume soluzione

Generalmente la massa del componente viene espressa in grammi (g) e il volume in litri (L). Pertanto l'unità di concentrazione è il g/L (equivalente al mg/mL). Il volume, come unità internazionale, dovrebbe essere espresso in dm³, pertanto l'unità dovrebbe essere espressa in [g dm^-3].

Molarità
    Questo modo di esprimere la concentrazione individua il numero di moli di componente che si troverebbero qualora si considerasse una unità di volume di soluzione. Come unità di volume si usa il litro L (dm³ se espresso come unità internazionale). Indicando con "V_(L)" il volume della soluzione espresso in litri, con m(g) la massa in grammi del componente A e con PM_A la sua massa molecolare, la concentrazione "M_A" del componente A, espressa in molarità sarà :

MA =  num. moli componente A   volume soluzione(L)  =  m(g)  PMA  × V(L)

L'unità di misura della molarità viene spesso indicata con la lettera maiuscola [ M ] oppure [ mol/L ], l'unità internazionale è [ mol dm^-3 ] .
Per preparare una soluzione con molarità definita, si deve sciogliere una massa nota di soluto nel solvente desiderato e "portare" successivamente il volume ad una quantità misurabile in un contenitore opportunamente tarato.

Molalità
    Questo modo di esprimere la concentrazione individua il numero di moli di componente che si troverebbero qualora si considerasse una quantità di soluzione che contenga un chilogrammo di solvente. In termini semplici, se si vuole preparare una soluzione 0.1 molale, si devono sciogliere 0.1 moli di soluto in un quantitativo di solvente pari ad 1 chilogrammo. Il calcolo della molalità si effettua mediante la seguente formula:

mA =  num. moli componente A   massa in kg di solvente  =  m(g)soluto A PMA × m(kg)solvente

L'unità di misura della molalità viene spesso indicata con la lettera minuscola [ m ] oppure [ mol/kg ].
Per definire la molalità di una soluzione, si deve conoscere la massa di soluto ie la massa di solvente.

Frazione molare
    Questo modo di esprimere la concentrazione rappresenta il rapporto tra il numero di moli di un componente e il numero di moli totali considerando tutti i componenti la soluzione. Se per esempio si ha una miscela di tre componenti A, B e C, la frazione molare del componente A sarà:

χ A =  num. moli componente A   num. moli totali  =  n A n A + n B + n C

La frazione molare non ha unità di misura. Se viene moltiplicata per 100 si avrebbe una percentuale in moli del componente considerato. La somma delle frazioni molari di una miscela deve risultare pari all'unità.

Normalità
    I chimici spesso utilizzano questa unità di concentrazione parallela alla Molarità, che fa uso degli equivalenti al posto delle moli. Gli equivalenti normalizzano i coefficienti stechiometrici rendendoli tutti uguali ovvero "quantità equivalenti". Si ottiene il "Peso Equivalente" ovvero “Massa Equivalente” di una specie chimica o di un gruppo atomico dividendo l'effettiva massa molare (espressa in unità di massa atomica o g mol^-1) per un coefficiente "a" ricavabile dal minimo comune multiplo dei coefficienti stechiometrici che compaiono nello schema di reazione.

PE =  PM  a

Il coefficiente "a", come già detto, dipende dalla specifica reazione nella quale la sostanza partecipa, ma nella gran parte dei casi:

per reazioni non redox, il coefficiente "a" è uguale al numero di cariche positive o negative ottenute per dissociazione reale o formale del composto considerato (con attenzione ad eventuali reazioni consecutive);
per reazioni redox, il coefficiente "a" è uguale al numero di elettroni trasferiti “per molecola” del composto considerato nello schema di reazione (con attenzione alle reazioni di disproporzione diretta o inversa);
per i composti binari, il PE complessivo è dato dalla somma dei pesi equivalenti degli elementi presenti;
per i composti complessi il PE può essere considerato rispetto ad un elemento o rispetto ad un gruppo atomico.

n.eq =  m(g)  PE  =  m(g) PM / a  =   n.moli × a

M =  n.moli V(L)  =  m(g)  PM  × V(L)

N =  n.eq  V(L)  =  m(g) PE × V(L)  =  m(g) PM × V(L)  × a =  M × a

NOTA:
      Tutte le unità di concentrazione che fanno riferimento al volume, dipendono in vario modo dalla temperatura. Quelle che fanno riferimento alla massa o alla quantità di materia (moli) non dipendono dalla temperatura

      Le modalità che utilizzerò per esprimere questo concetto e le relative formulazioni ricavate sono rigorosamente valide per le unità di concentrazione che fanno riferimento all'unità di volume (massa/litro, moli/litro ed equivalenti/litro). Nell'esempio che propongo come unità di concentrazione userò la molarità (mol L^-1 ovvero mol dm^-3).

      Si immagini di avere un recipiente (lato sinistro della figura seguente) contenente una soluzione con il volume iniziale V₁ in cui è solubillizzato un soluto alla concentrazione molare M₁. Le 18 palline circolari raffigurate all'interno del recipiente sono rappresentative del numero di moli di soluto (n.mol). In questo modello visuale, più ravvicinate sono le palline e più alta è la concentrazione del soluto. Il numero di moli di soluto nel volume proposto è calcolabile secondo l'espressione scritta sotto il recipiente. Supponiamo adesso di raddoppiare il volume introducendo del solvente nel recipiente (lato destro della figura seguente). Ovviamente il numero di moli di soluto, che rimane inalterato, è ancora calcolabile con una espressione analoga alla precedente, ma il volume adesso è V₂ mentre la concentrazione é diventata M₂. Con l'aumento di volume la concentrazione è sicuramente diminuita perché le particelle di soluto ora possono stare statisticamente più distanti come evidenziato dal modello visuale.

Come già detto, quello che non cambia dopo l'aggiunta del solvente è certamente il numero di moli di soluto presente e pertanto sarà possibile uguagliare i secondi membri delle due espressioni che calcolano il numero di moli:

Questa espressione, sempre tenendo conto dei limiti già proposti, spesso si trova scritta nel modo più generico:

L'espressione è rigorosamente applicabile per quelle concentrazioni che fanno riferimento al volume di soluzione (M, N, g/L) e per applicarla correttamente è necessario che le concentrazioni siano dello stesso tipo e che le unità di volume utilizzate siano coerenti. Così la concentrazione C₂ ottenuta dopo la diluizione viene calcolata nel modo seguente:

C2  =  V 1 × C 1 V 2

Nella pratica di laboratorio non si diluisce ad un qualunque volume V₂ per ottenere la concentrazione desiderata, ma si utilizza un volume calcolato di soluzione più concentrata V₁ da diluire fino al volume di un contenitore disponibile tarato al volume V₂.

V1  =  V 2 × C 2 C 1

Ad esempio, si dispone di un matraccio da 100 mL contenente una soluzione di un certo soluto (colorato in azzurro) alla concentrazione C₁ = 0.1 molare e si desidera ottenere, in un matraccio da 50 mL (da considerare come V₂), la soluzione 0.02 molare (da considerare come C₂) dello stesso soluto. L'operazione da effettuare, descritta nella sequenza raffigurata in basso, consiste nel prelevare il volume V₁ della soluzione concentrata calcolato con la precedente espressione, disporlo nel contenitore da 50 mL (il V₂) e successivamente portare a volume mediante il solvente fino alla tacca segnata nel matraccio da 50 mL.