NORMALITATE (CHIMIE): DIN CE CONSTĂ ȘI EXEMPLE - CHIMIE - 2025

Normală este o măsură a concentrației utilizate din ce în ce mai puțin frecvent în chimia soluție. Indică cât de reactivă este soluția speciilor dizolvate, mai degrabă decât cât de mare sau diluată este concentrația sa. Este exprimat sub formă de echivalenți de gram pentru fiecare litru de soluție (ec / L).

În literatura de specialitate au apărut multe confuzii și dezbateri cu privire la termenul „echivalent”, deoarece variază și are propria valoare pentru toate substanțele. De asemenea, echivalențele depind de reacția chimică luată în considerare; prin urmare, normalitatea nu poate fi utilizată în mod arbitrar sau global.

Sursa: Pexels

Din acest motiv, IUPAC a sfătuit să înceteze utilizarea acestuia pentru a exprima concentrații de soluții.

Cu toate acestea, este încă utilizat în reacțiile acido-bazice, utilizate pe scară largă în volumetrie. Acest lucru se datorează în parte faptului că, luând în considerare echivalențele unui acid sau ale unei baze, face calculele mult mai ușoare; Mai mult, acizii și bazele se comportă întotdeauna în același mod față de toate scenariile: eliberează sau acceptă ioni de hidrogen, H ⁺ .

Ce este normalitatea?

Formulele

Deși normalitatea prin simpla definiție poate genera confuzie, pe scurt, ea nu este altceva decât molaritatea înmulțită cu un factor de echivalență:

N = nM

Unde n este factorul de echivalență și depinde de specia reactivă, precum și de reacția la care participă. Apoi, cunoscând molaritatea sa, M, normalitatea ei poate fi calculată printr-o simplă înmulțire.

Dacă, pe de altă parte, este disponibilă doar masa reactivului, greutatea echivalentă va fi utilizată:

PE = PM / n

Unde MW este masa moleculară. După ce ai PE și masa reactantului, trebuie doar să aplici o diviziune pentru a obține echivalentele disponibile în mediul de reacție:

Egal = g / PE

Și în sfârșit, definiția normalității spune că exprimă echivalenții gram (sau echivalenții) pentru un litru de soluție:

N = g / (PE ∙ V)

Ceea ce este egal cu

N = echivalent / V

După aceste calcule, se obține câte echivalenți are speciile reactive la 1 L de soluție; sau, câte mEq există la 1 ml de soluție.

echivalenţi

Dar care sunt echivalentele? Sunt părțile care au în comun un set de specii reactive. De exemplu, la acizi și baze, ce se întâmplă cu aceștia când reacționează? Ele eliberează sau acceptă H ⁺ , indiferent dacă este vorba despre un hidracid (HCl, HF, etc.) sau un oxacid (H ₂ SO ₄ , HNO ₃ , H ₃ PO ₄ etc.).

Molaritatea nu discriminează numărul de H pe care acidul îl are în structura sa sau cantitatea de H pe care o bază o poate accepta; ia în considerare doar ansamblul în greutate moleculară. Cu toate acestea, normalitatea ține cont de comportamentul speciei și, prin urmare, de gradul de reactivitate.

Dacă un acid eliberează un H ⁺ , molecular doar o bază îl poate accepta; cu alte cuvinte, un echivalent reacționează întotdeauna cu un alt echivalent (OH, în cazul bazelor). De asemenea, dacă o specie donează electroni, o altă specie trebuie să accepte același număr de electroni.

De aici vine simplificarea calculelor: cunoașterea numărului de echivalenți ai unei specii, se știe exact câți sunt echivalenții care reacționează de la cealaltă specie. În timp ce, folosind alunițe, trebuie să respectați coeficienții stoechiometrici ai ecuației chimice.

Exemple

acizi

Începând cu perechea HF și H ₂ SO ₄ , de exemplu, pentru a explica echivalenții în reacția lor de neutralizare cu NaOH:

HF + NaOH => NaF + H ₂ O

H ₂ SO ₄ + 2NaOH => Na ₂ SO ₄ + 2H ₂ O

Pentru HF neutralizeze este nevoie de un mol de NaOH, în timp ce H ₂ SO ₄ necesită doi moli de bază. Aceasta înseamnă că HF este mai reactiv, deoarece are nevoie de o cantitate mai mică de bază pentru neutralizarea sa. De ce? Deoarece HF are 1H (un echivalent), și H ₂ SO ₄ 2H (două echivalente).

Este important să subliniem faptul că, deși HF, HCl, HI și HNO ₃ sunt „la fel de reactiv” în funcție de normalitate, natura legăturilor lor și, prin urmare, rezistența lor la aciditate, sunt total diferite.

Deci, știind acest lucru, normalitatea oricărui acid poate fi calculată prin înmulțirea numărului de H cu molaritatea acestuia:

1 ∙ M = N (HF, HCI, CH ₃ COOH)

2 ∙ M = N (H ₂ SO ₄ , H ₂ SeO ₄ , H ₂ S)

H reacție

Cu H ₃ PO ₄ aveți 3H și, prin urmare, are trei echivalenți. Cu toate acestea, este un acid mult mai slab, deci nu întotdeauna eliberează toate H ⁺ .

În plus, în prezența unei baze puternice, nu toate H ⁺ reacționează neapărat ; Aceasta înseamnă că trebuie acordată atenție reacției la care participați:

H ₃ PO ₄ + 2KOH => K ₂ HPO ₄ + 2H ₂ O

În acest caz, numărul de echivalenți este egal cu 2 și nu 3, deoarece reacționează doar 2H ⁺ . În timpul acestei alte reacții:

H ₃ PO ₄ + 3KOH => K ₃ PO ₄ + 3H ₂ O

Se consideră că normalitatea H ₃ PO ₄ este de trei ori molaritatea sa (N = 3 ∙ M), deoarece de această dată reacționează toți ionii de hidrogen.

Din acest motiv, nu este suficient să ne asumăm o regulă generală pentru toți acizii, dar, de asemenea, trebuie știut exact câți H ⁺ participă la reacție.

baze

Un caz foarte similar apare cu bazele. Pentru următoarele trei baze neutralizate cu HCl avem:

NaOH + HCl => NaCl + H ₂ O

Ba (OH) ₂ + 2HCl => BaCl ₂ + 2H ₂ O

Al (OH) ₃ + 3HCI => AlCb ₃ + 3H ₂ O

Al (OH) ₃ are nevoie de trei ori mai mult acid decât NaOH; adică NaOH are nevoie doar de o treime din cantitatea de bază adăugată pentru a neutraliza Al (OH) ₃ .

Prin urmare, NaOH este mai reactiv, deoarece are 1OH (un echivalent); Ba (OH) ₂ are 2OH (doi echivalenți) și Al (OH) ₃ trei echivalenți.

Deși nu are grupări OH, Na ₂ CO ₃ este capabil să accepte până la 2H ⁺ , și , prin urmare , are doi echivalenți; dar dacă acceptați doar 1H ⁺ , atunci participați cu un echivalent.

În reacțiile de precipitații

Când un cation și un anion se unesc pentru a precipita într-o sare, numărul de echivalenți pentru fiecare este egal cu sarcina sa:

Mg ²⁺ + 2CI ^- => MgCI ₂

Astfel, Mg ²⁺ are două echivalente, în timp ce Cl ^- are doar unul. Dar care este normalitatea MgCl ₂ ? Valoarea sa este relativă, poate fi de 1M sau 2 ∙ M, în funcție de Mg ²⁺ sau Cl ^{- este considerat} .

În reacțiile redox

Numărul de echivalenți pentru speciile implicate în reacții redox este egal cu numărul de electroni câștigați sau pierduți în timpul aceluiași.

3C ₂ O ₄ ^2- + Cr ₂ O ₇ ^2- + 14H ⁺ => 2Cr ³⁺ + 6CO ₂ + 7H ₂ O

Care va fi normalitatea pentru C ₂ O ₄ ^2- și Cr ₂ O ₇ ^2- ? Pentru aceasta, trebuie luate în considerare reacțiile parțiale la care participă electronii ca reactanți sau produse:

C ₂ O ₄ ² => 2CO ₂ + 2e ^-

Cr ₂ O ₇ ² + 14H ⁺ + 6e ^- => 2CR ³⁺ + 7H ₂ O

Fiecare C ₂ O ₄ ^2- eliberează 2 electroni și fiecare Cr ₂ O ₇ ^2- acceptă 6 electroni; iar după echilibrare, ecuația chimică rezultată este prima dintre cele trei.

Deci, normalitatea pentru C ₂ O ₄ ^2- este 2 ∙ M și 6 ∙ M pentru Cr ₂ O ₇ ^2- (amintiți, N = nM).

Referințe

1. Helmenstine, Anne Marie, doctorat. (22 octombrie 2018). Cum se calculează normalitatea (chimie). Recuperat de la: thinkco.com
2. Softschools. (2018). Formula de normalitate. Recuperat de la: softschools.com
3. Harvey D. (26 mai 2016). Normalitatea. Chimie LibreTexturi. Recuperat din: chem.libretexts.org
4. Lic Pilar Rodríguez M. (2002). Chimie: primul an de diversificare. Fundația Editorial Salesiana, p 56-58.
5. Peter J. Mikulecky, Chris Hren. (2018). Examinarea echivalenților și a normalității. Fișă de lucru pentru chimie pentru manechine. Recuperat din: dummies.com
6. Wikipedia. (2018). Concentrație echivalentă. Recuperat de la: en.wikipedia.org
7. Normalitatea. . Recuperat din: facultate.chemeketa.edu
8. Day, R., & Underwood, A. (1986). Chimie analitică cantitativă (ediția a cincea). PEARSON Prentice Hall, p 67, 82.