NORMALITET (KEMI): VAD DEN BESTÅR AV OCH EXEMPEL - KEMI

Det normala är ett mått på koncentrationen som används allt mindre sällan, i lösningskemi. Det indikerar hur reaktiv lösningen av den upplösta arten är snarare än hur hög eller utspädd dess koncentration är. Det uttrycks som gramekvivalenter per liter lösning (ekv / l).

Mycket förvirring och debatt har uppstått i litteraturen om termen "ekvivalent", eftersom det varierar och har sitt eget värde för alla ämnen. Likaså beror ekvivalenterna på den kemiska reaktionen som beaktas. därför kan normalitet inte användas godtyckligt eller globalt.

Källa: Pexels

Av denna anledning har IUPAC rekommenderat att sluta använda det för att uttrycka koncentrationer av lösningar.

Det används emellertid fortfarande i syrabasreaktioner, som ofta används i volumetri. Detta beror delvis på att med tanke på ekvivalenterna till en syra eller en bas gör det beräkningarna mycket enklare; Dessutom uppträder syror och baser alltid på samma sätt mot alla scenarier: de släpper eller accepterar vätejoner, H ⁺ .

Vad är normalitet?

formler

Även om normalitet genom sin definition kan orsaka förvirring, är det kort sagt inget annat än molaritet multiplicerat med en ekvivalensfaktor:

N = nM

Där n är ekvivalensfaktorn och beror på den reaktiva arten, såväl som den reaktion där den deltar. Sedan, kännande om dess molaritet, M, kan dess normalitet beräknas genom enkel multiplikation.

Om å andra sidan bara reagensens massa är tillgänglig kommer dess ekvivalentvikt att användas:

PE = PM / n

Där MW är molekylvikten. När du har PE, och reaktantens massa, använd bara en division för att få de ekvivalenter som finns i reaktionsmediet:

Ekv = g / PE

Och slutligen säger definitionen av normalitet att den uttrycker gramekvivalenter (eller ekvivalenter) per liter lösning:

N = g / (PE ^ V)

Vad är lika med

N = ekv. / V

Efter dessa beräkningar erhålls hur många ekvivalenter den reaktiva arten har per 1L lösning; eller, hur många mekv är det per 1 ml lösning.

motsvarigheter

Men vad är motsvarigheterna? Det är de delar som gemensamt har en uppsättning reaktiva arter. Till exempel för syror och baser, vad händer med dem när de reagerar? De släpper eller acceptera H ⁺ , oavsett om det är en hydracid (HCl, HF, etc), eller en oxacid (H ₂ SO ₄ , HNO ₃ , H ₃ PO ₄ , etc).

Molaritet skiljer inte antalet H som syran har i sin struktur, eller mängden H som en bas kan acceptera; tänk bara på hela uppsättningen i molekylvikt. Normalitet tar emellertid hänsyn till hur arten beter sig och därför reaktivitetsgraden.

Om en syra frisätter en H ⁺ , kan endast en bas acceptera den molekylärt; med andra ord, en ekvivalent reagerar alltid med en annan ekvivalent (OH, för baser). På samma sätt, om en art donerar elektroner, måste en annan art acceptera samma antal elektroner.

Det är här förenklingen av beräkningarna kommer från: att veta antalet ekvivalenter för en art, det är känt exakt hur många är ekvivalenterna som reagerar från den andra arten. Medan du använder mol, måste du följa de stökiometriska koefficienterna för den kemiska ekvationen.

exempel

syror

Börjar med paret HF och H ₂ SO ₄ , till exempel för att förklara de medel i deras neutralisationsreaktionen med NaOH:

HF + NaOH => NaF + H ₂ O

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

För att neutralisera HF, behövs en mol NaOH, medan H ₂ SO ₄ kräver två mol bas. Detta innebär att HF är mer reaktiv eftersom den behöver en mindre mängd bas för neutralisering. Varför? Eftersom HF har 1H (en ekvivalent), och H ₂ SO ₄ 2H (två ekvivalenter).

Det är viktigt att betona att även om HF, HCl, HI och HNO ₃ är "lika reaktiva" enligt normalitet, är karaktären på deras bindningar och därmed deras surhetsstyrka helt annorlunda.

Så när man vet detta kan normaliteten för vilken syra som helst beräknas genom att multiplicera antalet H med dess molaritet:

1 ∙ M = N (HF, HCl, CH ₃ COOH)

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

H-reaktion

Med H ₃ PO _{4 har} du 3H, och därför har den tre ekvivalenter. Men det är en mycket svagare syra, så att den inte alltid släpper hela sin H ⁺ .

Vidare, i närvaro av en stark bas, reagerar inte alla dess H ⁺ nödvändigtvis ; Detta innebär att uppmärksamhet bör ägnas åt reaktionen där du deltar:

H ₃ PO ₄ + 2KOH => K ₂ HPO ₄ + 2H ₂ O

I detta fall är antalet ekvivalenter lika med 2 och inte 3, eftersom endast 2H ⁺ reagerar . I denna andra reaktion:

H ₃ PO ₄ + 3KOH => K ₃ PO ₄ + 3H ₂ O

Det anses att normaliteten för H ₃ PO ₄ är tre gånger dess molaritet (N = 3 ∙ M), eftersom denna tid alla sina vätejoner reagerar.

Av detta skäl räcker det inte att anta en allmän regel för alla syror, men det måste också vara exakt hur många H ^{+ som} deltar i reaktionen.

baser

Ett mycket liknande fall inträffar med baserna. För följande tre baser neutraliserade med HCl har vi:

NaOH + HCl => NaCl + H ₂ O

Ba (OH) ₂ + 2HCl => BaCl ₂ + 2H ₂ O

Al (OH) ₃ + 3HCl => AlCl ₃ + 3H ₂ O

Al (OH) ₃ behöver tre gånger mer syra än NaOH; det vill säga NaOH behöver bara en tredjedel av mängden tillsatt bas för att neutralisera Al (OH) ₃ .

Därför är NaOH mer reaktiv, eftersom den har 1OH (en ekvivalent); Ba (OH) ₂ har 2OH (två ekvivalenter) och Al (OH) ₃ tre ekvivalenter.

Även om den saknar OH-grupper, Na ₂ CO ₃ kan acceptera upp till 2H ⁺ , och har därför två ekvivalenter; men om du bara accepterar 1H ⁺ , deltar du med motsvarande.

I nederbördreaktioner

När en katjon och anjon går samman för att fälla ut i ett salt är antalet ekvivalenter för var och en lika med dess laddning:

Mg ²⁺ + 2CI ^- => MgCl ₂

Således har Mg ²⁺ två ekvivalenter, medan Cl ^- bara har ett. Men vad är normaliteten hos MgCl ₂ ? Dess värde är relativt, det kan vara 1M eller 2 ∙ M, beroende på om Mg ²⁺ eller Cl ^{- betraktas} .

Vid redoxreaktioner

Antalet ekvivalenter för de arter som är involverade i redoxreaktioner är lika med antalet elektroner som erhållits eller förlorats under samma.

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

Vad kommer att vara normaliteten för C ₂ O ₄^2- och Cr ₂ O ₇^2- ? För detta måste de partiella reaktionerna där elektroner deltar som reaktanter eller produkter beaktas:

C ₂ O ₄^2- => 2CO ₂ + 2e ^-

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

Varje C ₂ O ₄^2- släpper 2 elektroner, och varje Cr ₂ O ₇^2- accepterar 6 elektroner; och efter balansering är den resulterande kemiska ekvationen den första av de tre.

Så, normaliteten för C ₂ O ₄^2- är 2 ∙ M, och sex ∙ M för Cr ₂ O ₇^2- (kom ihåg, N = nM).

referenser

Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (22 oktober 2018). Hur man beräknar normalitet (kemi). Återställd från: thoughtco.com
Softschools. (2018). Normalformel. Återställs från: softschools.com
Harvey D. (26 maj 2016). Normalitet. Kemi LibreTexts. Återställd från: chem.libretexts.org
Lic Pilar Rodríguez M. (2002). Kemi: första året av diversifierad. Fundación Editorial Salesiana, s 56-58.
Peter J. Mikulecky, Chris Hren. (2018). Undersöka ekvivalenter och normalitet. Kemi Arbetsbok för dummies. Återställd från: dummies.com
Wikipedia. (2018). Ekvivalent koncentration. Återställd från: en.wikipedia.org
Normalitet. . Återställs från: faculty.chemeketa.edu
Day, R., & Underwood, A. (1986). Kvantitativ analytisk kemi (femte upplagan). PEARSON Prentice Hall, s 67, 82.

NORMALITET (KEMI): VAD DEN BESTÅR AV OCH EXEMPEL - KEMI - 2026