NORMALNOŚĆ (CHEMIA): Z CZEGO SIĘ SKŁADA I PRZYKŁADY - CHEMIA - 2026

Normalnie jest miarą stężenia stosowane coraz rzadziej, w chemii roztworów. Wskazuje raczej, jak reaktywny jest roztwór rozpuszczonych substancji, a nie jak wysokie lub rozcieńczone jest jego stężenie. Wyrażany jest w gramaturach na litr roztworu (Eq / L).

W literaturze pojawiło się wiele nieporozumień i debat dotyczących terminu „ekwiwalent”, ponieważ jest on zmienny i ma swoją wartość dla wszystkich substancji. Podobnie, równoważniki zależą od rozważanej reakcji chemicznej; dlatego normalność nie może być używana w sposób arbitralny ani globalny.

Źródło: Pexels

Z tego powodu IUPAC zalecił zaprzestanie używania go do wyrażania stężeń roztworów.

Jednak nadal jest używany w reakcjach kwasowo-zasadowych, szeroko stosowany w wolumetrii. Dzieje się tak po części dlatego, że biorąc pod uwagę równoważniki kwasu lub zasady, znacznie ułatwia to obliczenia; Ponadto kwasy i zasady zawsze zachowują się w ten sam sposób we wszystkich scenariuszach: uwalniają lub przyjmują jony wodoru, H ⁺ .

Co to jest normalność?

Formuły

Chociaż normalność z samej definicji może powodować zamieszanie, w skrócie, jest to nic innego jak molarność pomnożona przez współczynnik równoważności:

N = nM

Gdzie n jest współczynnikiem równoważności i zależy od reaktywnych form, a także reakcji, w których uczestniczy. Następnie, znając jego molowość, M, jej normalność można obliczyć przez proste mnożenie.

Z drugiej strony, jeśli dostępna jest tylko masa odczynnika, należy użyć jego równoważnej masy:

PE = PM / n

Gdzie MW to masa cząsteczkowa. Gdy masz PE i masę reagenta, po prostu zastosuj podział, aby otrzymać równoważniki dostępne w medium reakcyjnym:

Eq = g / PE

I wreszcie definicja normalności mówi, że wyraża gram-równoważniki (lub równoważniki) na jeden litr roztworu:

N = g / (PE ∙ V)

Co jest równe

N = Eq / V

Po tych obliczeniach otrzymuje się, ile równoważników substancji reaktywnych przypada na 1 litr roztworu; lub ile mEq przypada na 1 ml roztworu.

Odpowiedniki

Ale jakie są odpowiedniki? Są to części, które mają wspólny zestaw reaktywnych gatunków. Na przykład, co dzieje się z kwasami i zasadami, gdy reagują? Uwalniają lub przyjmują H ⁺ , niezależnie od tego, czy jest to węglowodór (HCl, HF itp.), Czy oksyd (H ₂ SO ₄ , HNO ₃ , H ₃ PO ₄ , itp.).

Molarność nie rozróżnia liczby H, którą kwas ma w swojej strukturze, ani ilości H, którą zasada może przyjąć; wystarczy wziąć pod uwagę cały zestaw masy cząsteczkowej. Jednak normalność bierze pod uwagę zachowanie gatunku, a tym samym stopień reaktywności.

Jeśli kwas uwalnia H ⁺ , molekularnie tylko zasada może go zaakceptować; innymi słowy, odpowiednik zawsze reaguje z innym odpowiednikiem (OH w przypadku zasad). Podobnie, jeśli jeden gatunek przekazuje elektrony, inny gatunek musi przyjąć taką samą liczbę elektronów.

Stąd wynika uproszczenie obliczeń: znając liczbę odpowiedników jednego gatunku, wiadomo dokładnie, ile jest odpowiedników reagujących z innego gatunku. Natomiast przy użyciu moli należy przestrzegać współczynników stechiometrycznych równania chemicznego.

Przykłady

Kwasy

Wychodząc na przykład od pary HF i H ₂ SO ₄ , aby wyjaśnić równoważniki w ich reakcji neutralizacji z NaOH:

Hf + NaOH => NaF + H ₂ O

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

Aby zneutralizować HF, potrzebny jest jeden mol NaOH, podczas gdy H ₂ SO ₄ wymaga dwóch moli zasady. Oznacza to, że HF jest bardziej reaktywny, ponieważ do neutralizacji potrzebuje mniejszej ilości zasady. Czemu? Ponieważ HF ma 1H (jeden równoważnik) i H ₂ SO ₄ 2H (dwa równoważniki).

Należy podkreślić, że chociaż HF, HCl, HI i HNO ₃ są „równie reaktywne” zgodnie z normalnością, to natura ich wiązań, a tym samym ich kwasowość, są zupełnie inne.

Wiedząc o tym, normalność dowolnego kwasu można obliczyć, mnożąc liczbę H przez jego molarność:

1 ∙ M = N (HF, HCl, CH ₃ COOH)

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

Reakcja H.

Z H ₃ PO ₄ masz 3H, a zatem ma trzy odpowiedniki. Jest to jednak znacznie słabszy kwas, więc nie zawsze uwalnia cały swój H ⁺ .

Ponadto w obecności silnej zasady nie wszystkie jej H ⁺ muszą koniecznie reagować ; Oznacza to, że należy zwrócić uwagę na reakcję, w której bierzesz udział:

H ₃ PO ₄ + 2 KOH => K ₂ HPO ₄ + 2H ₂ O

W tym przypadku liczba równoważników jest równa 2, a nie 3, ponieważ reaguje tylko 2H ⁺ . Podczas gdy w tej innej reakcji:

H ₃ PO ₄ + ₃ KOH => K ₃ PO ₄ + 3H ₂ O

Uważa się, że normalność H ₃ PO ₄ jest trzykrotnie większa od jego molarności (N = 3 ∙ M), ponieważ w tym czasie reagują wszystkie jego jony wodoru.

Z tego powodu nie wystarczy założyć ogólną zasadę dla wszystkich kwasów, ale także trzeba dokładnie wiedzieć, ile H ⁺ bierze udział w reakcji.

Podstawy

Bardzo podobny przypadek ma miejsce z podstawami. Dla następujących trzech zasad zobojętnionych HCl mamy:

NaOH + HCl => NaCl + H ₂ O

Ba (OH) ₂ + 2HCl => BaCl ₂ + 2H ₂ O

Al (OH) ₃ + 3HCl => AlCl ₃ + 3 H ₂ O

Al (OH) ₃ potrzebuje trzy razy więcej kwasu niż NaOH; to znaczy, że NaOH potrzebuje tylko jednej trzeciej ilości dodanej zasady do zneutralizowania Al (OH) ₃ .

Dlatego NaOH jest bardziej reaktywny, ponieważ ma 1OH (jeden równoważnik); Ba (OH) ₂ ma 2OH (dwa równoważniki), a Al (OH) ₃ trzy równoważniki.

Mimo, że pozbawiony grup OH, Na ₂ CO ₃ jest w stanie przyjąć do 2h ⁺ , a zatem ma dwa równoważniki; ale jeśli akceptujesz tylko 1H ⁺ , to bierzesz udział z ekwiwalentem.

W reakcjach strącania

Kiedy kation i anion łączą się ze sobą, aby wytrącić się w sól, liczba równoważników każdego z nich jest równa jego ładunkowi:

Mg ²⁺ + ² Cl ^- => MgCl ₂

Zatem Mg ²⁺ ma dwa odpowiedniki, podczas gdy Cl ^- tylko jeden. Ale jaka jest normalność MgCl ₂ ? Jego wartość jest względna, może wynosić 1 M lub 2 ∙ M, w zależności od tego, czy ^{rozważany jest} Mg ²⁺ czy Cl ^- .

W reakcjach redoks

Liczba równoważników dla gatunków zaangażowanych w reakcje redoks jest równa liczbie elektronów zdobytych lub utraconych podczas tych reakcji.

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

Jaka będzie normalność dla C ₂ O ₄ ^2- i Cr ₂ O ₇ ^2- ? W tym celu należy wziąć pod uwagę częściowe reakcje, w których elektrony uczestniczą jako reagenty lub produkty:

C ₂ O ₄ ^2- => ₂ CO ₂ + 2e ^-

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

Każdy C ₂ O ₄ ^2- uwalnia 2 elektrony, a każdy Cr ₂ O ₇ ^2- przyjmuje 6 elektronów; a po zbilansowaniu otrzymane równanie chemiczne jest pierwszym z trzech.

Zatem normalność dla C ₂ O ₄ ^2- wynosi 2 ∙ M, a 6 ∙ M dla Cr ₂ O ₇ ^2- (pamiętaj, N = nM).

Bibliografia

1. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (22 października 2018). Jak obliczyć normalność (chemia). Odzyskany z: thinkco.com
2. Softschools. (2018). Wzór na normalność. Odzyskane z: softschools.com
3. Harvey D. (26 maja 2016). Normalność. Chemistry LibreTexts. Odzyskane z: chem.libretexts.org
4. Lic Pilar Rodríguez M. (2002). Chemia: pierwszy rok zróżnicowany. Fundación Editorial Salesiana, str. 56–58.
5. Peter J. Mikulecky, Chris Hren. (2018). Badanie ekwiwalentów i normalności. Podręcznik chemii dla manekinów. Odzyskany z: dummies.com
6. Wikipedia. (2018). Równoważna koncentracja. Odzyskane z: en.wikipedia.org
7. Normalność. . Odzyskany z: faculty.chemeketa.edu
8. Day, R., & Underwood, A. (1986). Quantitative Analytical Chemistry (wyd. Piąte). PEARSON Prentice Hall, s. 67, 82.