НОРМАЛНОСТ (ХИМИЯ): ОТ КАКВО СЕ СЪСТОИ И ПРИМЕРИ - ХИМИЯ - 2024

В нормално е мярка за концентрацията използва все по-често, в разтвор химия. Той показва колко реактивен е разтворът на разтворения вид, а не колко е висока или разредена концентрацията му. Изразява се като грамови еквиваленти на литър разтвор (Eq / L).

В литературата възникна много объркване и дебат относно термина „еквивалент“, тъй като той варира и има своята собствена стойност за всички вещества. По същия начин еквивалентите зависят от химическата реакция, която се разглежда; следователно, нормалността не може да се използва произволно или глобално.

Източник: Pexels

Поради тази причина IUPAC препоръча да спре да го използва за изразяване на концентрации на разтвори.

Въпреки това, той все още се използва в киселинно-основни реакции, широко използвани в обема. Отчасти това е така, защото като се имат предвид еквивалентите на киселина или основа, това прави изчисленията много по-лесни; Освен това киселините и основите винаги се държат по един и същ начин срещу всички сценарии: те отделят или приемат водородни йони, Н ⁺.

Какво е нормалност?

Формули

Въпреки че нормалността чрез самото й определение може да породи объркване, накратко, не е нищо повече от моларността, умножена по коефициент на еквивалентност:

N = nM

Където n е коефициентът на еквивалентност и зависи от реактивните видове, както и от реакцията, в която участва. Тогава, знаейки неговата моларност, M, неговата нормалност може да се изчисли чрез просто умножение.

Ако, от друга страна, е налична само масата на реагента, ще се използва еквивалентното му тегло:

PE = PM / n

Където MW е молекулното тегло. След като имате PE и масата на реагента, просто нанесете разделение, за да получите еквивалентите, налични в реакционната среда:

Eq = g / PE

И накрая, определението за нормалност казва, че тя изразява грамовите еквиваленти (или еквиваленти) на един литър разтвор:

N = g / (PE ∙ V)

Какво е равно на

N = Eq / V

След тези изчисления се получава колко еквиваленти имат реактивните видове на 1 L разтвор; или колко mEq има на 1mL разтвор.

еквиваленти

Но какви са еквивалентите? Те са частите, които имат общ набор от реактивни видове. Например с киселини и основи, какво се случва с тях, когато реагират? Те освобождават или приемат Н ⁺, независимо дали е хидрацидна (HCl, HF и т.н.) или оксацидна (H ₂ SO ₄, HNO ₃, H ₃ PO ₄ и т.н.).

Моларността не разграничава броя Н, който киселината има в своята структура, или количеството Н, което база може да приеме; просто помислете за целия набор в молекулно тегло. Нормалността обаче отчита как се държат видовете и следователно степента на реактивност.

Ако киселина освобождава Н ⁺, молекулярно само база може да я приеме; с други думи, еквивалент винаги реагира с друг еквивалент (OH, в случая на бази). По същия начин, ако един вид дарява електрони, друг вид трябва да приеме същия брой електрони.

Оттук идва опростяването на изчисленията: знаейки броя на еквивалентите на един вид, човек знае точно колко са еквивалентите, които реагират от другия вид. Докато при използването на бенките трябва да се придържате към стехиометричните коефициенти на химичното уравнение.

Примери

киселини

Започвайки с двойката HF и H ₂ SO ₄, например, за да се обяснят еквивалентите в тяхната реакция на неутрализация с NaOH:

HF + NaOH => NaF + H ₂ O

H ₂ SO ₄ + 2NaOH => Na ₂ SO ₄ + 2Н ₂ О

За неутрализиране на HF е необходим един мол NaOH, докато H ₂ SO _{4 се} нуждаят от два мола база. Това означава, че HF е по-реактивен, тъй като за неговото неутрализиране се нуждае от по-малко количество основа. Защо? Тъй като HF има 1Н (един еквивалент) и H ₂ SO ₄ 2Н (два еквивалента).

Важно е да се подчертае, че въпреки че HF, HCl, HI и HNO ₃ са "еднакво реактивен" съгласно нормалност, естеството на техните връзки и, следователно, тяхното киселинност сила, са напълно различни.

И така, знаейки това, нормалността на всяка киселина може да бъде изчислена чрез умножаване на броя на Н по моларността му:

1 ∙ М = N (HF, HCl, CH ₃ COOH)

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

Н реакция

С H ₃ PO ₄ имате 3H и следователно той има три еквивалента. Въпреки това, тя е много по-слаба киселина, така че не винаги отделя всичките си Н ⁺.

Освен това, при наличието на силна основа, не всичките му Н ⁺ реагират непременно; Това означава, че трябва да се обърне внимание на реакцията, в която участвате:

H ₃ PO ₄ + 2KOH => K ₂ HPO ₄ + 2H ₂ O

В този случай броят на еквивалентите е равен на 2, а не 3, тъй като само 2Н ⁺ реагира. Докато в тази друга реакция:

H ₃ PO ₄ + 3KOH => K ₃ PO ₄ + 3H ₂ O

Счита се, че нормалността на H ₃ PO ₄ е три пъти по-голяма от моларността му (N = 3 ∙ M), тъй като този път всички нейни водородни йони реагират.

Поради тази причина не е достатъчно да се приеме общо правило за всички киселини, но също така, трябва да се знае точно колко Н ⁺ участват в реакцията.

Основи

Много подобен случай се случва с основите. За следните три бази, неутрализирани с HCl, имаме:

NaOH + HCl => NaCl + H ₂ O

Ва (ОН) ₂ + 2HCl => ВаСЬ ₂ + 2Н ₂ О

Al (ОН) ₃ + 3HCl => АЮЬ ₃ + 3H ₂ О

Al (OH) _{3 се} нуждае от три пъти повече киселина от NaOH; това означава, че NaOH се нуждае само от една трета от количеството на добавената основа, за да неутрализира Al (OH) ₃.

Следователно, NaOH е по-реактивен, тъй като има 1OH (един еквивалент); Ba (OH) ₂ има 2OH (два еквивалента), а Al (OH) ₃ три еквивалента.

Въпреки че няма ОН групи, Na ₂ СО ₃ е способен да приеме до 2Н ⁺, и следователно има два еквивалента; но ако приемете само 1H ⁺, тогава участвате с еквивалент.

В реакции на утаяване

Когато катион и анион се съединят, за да се утаят в сол, броят на еквивалентите за всеки е равен на заряда му:

Mg ²⁺ + 2Cl ^- => MgCl ₂

По този начин, Mg ²⁺ има два еквивалента, докато Cl ^- има само един. Но каква е нормалността на MgCl ₂ ? Стойността му е относителна, тя може да бъде 1M или 2 ∙ M, в зависимост от това дали ^{се счита} Mg ²⁺ или Cl ^-.

При редокс-реакции

Броят на еквивалентите за видовете, участващи в окислително-възстановителни реакции, е равен на броя на електроните, получени или загубени по време на същите.

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

Каква ще бъде нормалността за C ₂ O ₄ ^2- и Cr ₂ O ₇ ^2- ? За това трябва да се вземат предвид частичните реакции, при които електрони участват като реагенти или продукти:

C ₂ O ₄ ^2- => 2CO ₂ + 2e ^-

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

Всеки C ₂ O ₄ ^2- освобождава 2 електрона, а всеки Cr ₂ O ₇ ^2- приема 6 електрона; и след балансиране, полученото химично уравнение е първото от трите.

И така, нормалността за C ₂ O ₄ ^2- е 2 ∙ M, а 6 ∙ M за Cr ₂ O ₇ ^2- (не забравяйте, N = nM).

Препратки

1. Хелменстин, Ан Мари, доктор на науките (22 октомври 2018 г.). Как да изчислим нормалността (химия). Възстановено от: thinkco.com
2. Softschools. (2018). Формула за нормалност. Възстановени от: softschools.com
3. Харви Д. (26 май 2016 г.). Нормалност. Химия LibreTexts. Възстановено от: chem.libretexts.org
4. Lic Pilar Rodríguez M. (2002). Химия: първа година на диверсификация. Fundación редакционна Saleiana, стр. 56-58.
5. Питър Дж. Микулеки, Крис Хрен. (2018). Изследване на еквиваленти и нормалност. Работна тетрадка по химия за манекени. Възстановено от: dummies.com
6. Wikipedia. (2018). Еквивалентна концентрация. Възстановено от: en.wikipedia.org
7. Нормалност., Възстановена от: fakultet.chemeketa.edu
8. Day, R., & Underwood, A. (1986). Количествена аналитична химия (пето издание). PEARSON Prentice Hall, стр. 67, 82.