Normalność w tym, co zawiera i przykłady

The normalność jest miarą stężenia, coraz rzadziej używaną w chemii roztworów. Wskazuje, jak reaktywne jest rozwiązanie rozpuszczonego gatunku, a nie jak wysokie lub rozcieńczone jest jego stężenie. Wyraża się ją w gramach równoważników na litr roztworu (Eq / L).

W literaturze pojawiło się wiele nieporozumień i debat dotyczących terminu „ekwiwalent”, ponieważ jest ono różne i ma własną wartość dla wszystkich substancji. Równoważniki zależą również od tego, która reakcja chemiczna jest brana pod uwagę; dlatego normalności nie można używać arbitralnie ani globalnie.

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

Jest jednak nadal stosowany w reakcjach kwasowo-zasadowych, szeroko stosowanych w wolumetrii. Dzieje się tak częściowo dlatego, że biorąc pod uwagę odpowiedniki kwasu lub zasady, ułatwia obliczenia; ponadto kwasy i zasady zawsze zachowują się w taki sam sposób przed wszystkimi scenariuszami: uwalniają lub akceptują jony wodorowe, H⁺.

Indeks

• 1 Czym jest normalność?
  • 1.1 Wzory
  • 1.2 Odpowiedniki
• 2 Przykłady
  • 2,1 Kwasy
  • 2.2 Podstawy
  • 2.3 W reakcjach wytrącania
  • 2.4 W reakcjach redoks
• 3 referencje

Czym jest normalność?

Wzory

Chociaż normalność przez samą definicję 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 gatunków, jak również od reakcji, w której uczestniczy. Następnie, znając jego molarność, M, jego normalność można obliczyć przez proste mnożenie.

Jeśli natomiast zliczona zostanie tylko masa odczynnika, zostanie użyta jego równoważna masa:

PE = PM / n

Gdzie PM jest masą cząsteczkową. Po uzyskaniu PE i masy odczynnika wystarczy zastosować podział, aby uzyskać odpowiedniki dostępne w medium reakcyjnym:

Eq = g / PE

I wreszcie, definicja normalności mówi, że wyraża ona ekwiwalenty gramów (lub ekwiwalenty) na jeden litr roztworu:

N = g / (PE ∙ V)

Co jest równe

N = Eq / V

Po tych obliczeniach otrzymujemy ile ekwiwalentów zawiera reaktywny gatunek o 1L roztworu; lub ile mEq przypada na 1 ml roztworu.

Odpowiedniki

Ale jakie są odpowiedniki? Są to części, które mają wspólny zestaw gatunków reaktywnych. Na przykład, co do kwasów i zasad, co się z nimi dzieje, gdy reagują? Uwalniają lub akceptują H⁺, niezależnie od tego, czy jest to hydrazyd (HCl, HF itp.), czy też kwas tlenowy (H₂TAK₄, HNO₃, H₃PO₄, itp.).

Molarność nie rozróżnia liczby H, którą kwas ma w swojej strukturze, ani ilości H, którą baza może zaakceptować; po prostu rozważ cały zestaw masy cząsteczkowej. Jednak normalność bierze pod uwagę zachowanie gatunków, a tym samym stopień reaktywności.

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

Stąd wynika uproszczenie obliczeń: znając liczbę ekwiwalentów gatunku, wiadomo dokładnie, ile jest ekwiwalentów reagujących na inne gatunki. Podczas gdy przy użyciu moli należy trzymać się stechiometrycznych współczynników równania chemicznego.

Przykłady

Kwasy

Zaczynając od pary HF i H₂TAK₄, na przykład, aby wyjaśnić odpowiedniki reakcji neutralizacji z NaOH:

HF + NaOH => NaF + H₂O

H₂TAK₄ + 2 NaOH => Na₂TAK₄ + 2H₂O

Aby zneutralizować HF potrzebny jest jeden mol NaOH, a H₂TAK₄ Wymaga dwóch moli podstawy. Oznacza to, że HF jest bardziej reaktywny, ponieważ potrzebuje mniejszej ilości podstawy do jego neutralizacji. Dlaczego? Ponieważ HF ma 1H (jeden odpowiednik) i H₂TAK₄ 2H (dwa równoważniki).

Należy podkreślić, że chociaż HF, HCl, HI i HNO₃ są „równie reaktywne” zgodnie z normalnością, natura ich wiązań, a zatem ich siła kwasowości, są całkowicie różne.

Następnie, wiedząc o tym, normalność dla każdego kwasu można obliczyć, mnożąc liczbę H przez jej molarność:

1 ∙ M = N (HF, HCl, CH₃COOH)

2 ∙ M = N (H₂TAK₄, H₂SeO₄, H₂S)

H Reakcja₃PO₄

Z H₃PO₄ ma 3H i dlatego ma trzy równoważniki. Jest to jednak znacznie słabszy kwas, więc nie zawsze uwalnia całe jego H⁺.

Ponadto, w obecności silnej zasady, niekoniecznie reagują na wszystkie swoje H⁺; Oznacza to, że należy zwrócić uwagę na reakcję, w której uczestniczysz:

H₃PO₄ + 2KOH => K₂HPO₄ + 2H₂O

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

H₃PO₄ + 3KOH => K₃PO₄ + 3H₂O

Uważa się, że normalność H₃PO₄ jest trzy razy większa od molarności (N = 3 ∙ M), ponieważ od tego czasu wszystkie jego jony wodorowe reagują.

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

Podstawy

Bardzo podobny przypadek występuje w przypadku baz. Dla następujących trzech zasad zobojętnionych HCl mamy:

NaOH + HCl => NaCl + H₂O

Ba (OH)₂ + 2HCl => BaCl₂ + 2H₂O

Al (OH)₃ + 3HCl => AlCl₃ + 3H₂O

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

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

Chociaż brakuje mu grup OH, Na₂CO₃ jest w stanie zaakceptować do 2H⁺, i dlatego ma dwa równoważniki; ale jeśli akceptujesz tylko 1H⁺, następnie weź udział z ekwiwalentem.

W reakcjach wytrącania

Gdy kation i anion łączą się, aby wytrącić się w soli, liczba równoważników dla każdego jest równa jego ładunkowi:

Mg²⁺ + 2Cl^- => MgCl₂

Tak więc Mg²⁺ ma dwa równoważniki, podczas gdy Cl^- ma tylko jeden Ale jaka jest normalność MgCl₂? Jego wartość jest względna, może to być 1 M lub 2 ∙ M, w zależności od tego, czy rozważa się Mg²⁺ lub Cl^-.

W reakcjach redoks

Liczba ekwiwalentów dla gatunków zaangażowanych w reakcje redoks jest równa liczbie elektronów uzyskanych lub utraconych podczas tej samej reakcji.

3C₂O₄^2- + Cr₂O₇^2- + 14H⁺ => 2Cr³⁺ + 6CO₂ + 7H₂O

Jaka będzie normalność dla C?₂O₄^2- i Cr₂O₇^2-? W tym celu należy uwzględnić częściowe reakcje z udziałem elektronów jako reagentów lub produktów:

C₂O₄^2- => 2CO₂ + 2e^-

Cr₂O₇^2- + 14H⁺ + 6e^- => 2Cr³⁺ + 7H₂O

Każda C₂O₄^2- uwalnia 2 elektrony, a każdy Cr₂O₇^2- akceptuje 6 elektronów; a po huśtawce powstałe równanie chemiczne jest pierwszym z trzech.

Wtedy normalność dla C₂O₄^2- jest 2 ∙ M, a 6 ∙ M dla Cr₂O₇^2- (pamiętaj, N = nM).

Referencje

1. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (22 października 2018 r.). Jak obliczyć normalność (chemia). Źródło: thinkco.com
2. Softschools. (2018). Formuła normalności. Źródło: softschools.com
3. Harvey D. (26 maja 2016 r.). Normalność Chemia LibreTexts. Źródło: chem.libretexts.org
4. Lic Pilar Rodríguez M. (2002). Chemia: pierwszy rok dywersyfikacji. Salesiana Editorial Foundation, s. 56-58.
5. Peter J. Mikulecky, Chris Hren. (2018). Badanie odpowiedników i normalności. Zeszyt chemii dla manekinów. Źródło: dummies.com
6. Wikipedia. (2018). Równoważne stężenie. Źródło: en.wikipedia.org
7. Normalność [PDF] Źródło: faculty.chemeketa.edu
8. Day, R. i Underwood, A. (1986). Ilościowa chemia analityczna (piąte wydanie). PEARSON Prentice Hall, str. 67, 82.