NORMALITÁS (KÉMIA): MIBŐL ÁLL ÉS PÉLDÁK - KÉMIA - 2025

A normál a koncentráció mértéke, amelyet egyre ritkábban használnak az oldatkémiában. Ez azt jelzi, hogy mennyire reaktív az oldott anyag oldata, ahelyett, hogy milyen magas vagy hígított a koncentrációja. Gram-ekvivalensként, liter oldatban (Eq / L) fejezik ki.

Az irodalomban sok zavar és vita merült fel az „ekvivalens” kifejezéssel kapcsolatban, mivel ez változik, és minden anyag esetében megvan a maga értéke. Hasonlóképpen, az ekvivalensek a figyelembe veendő kémiai reakciótól is függnek; ezért a normalitást nem lehet önkényesen vagy globálisan használni.

Forrás: Pexels

Ezért az IUPAC azt tanácsolta, hogy hagyja abba az oldatkoncentrációk kifejezését.

Ezt azonban továbbra is használják sav-bázis reakciókban, széles körben használják a térfogatmérésben. Ez részben azért van, mert figyelembe véve egy sav vagy bázis ekvivalenseit, ez sokkal könnyebbé teszi a számítást; Ezenkívül a savak és a bázisok minden esetben ugyanazon módon viselkednek: hidrogénionokat bocsátanak ki vagy fogadnak el, H ⁺.

Mi a normalitás?

képletek

Noha a normalitás pusztán definíciója szerint zavart kelthet, röviden, ez nem más, mint a molaritás, szorozva egy ekvivalencia tényezővel:

N = nM

Ahol n az ekvivalencia tényező és függ a reaktív fajtától, valamint attól a reakciótól, amelyben részt vesz. Ezután, ismerve molaritását, M, a normalitása egyszerű szorzással kiszámítható.

Ha viszont csak a reagens tömege áll rendelkezésre, akkor annak egyenértékű súlyát kell használni:

PE = PM / n

Ahol MW a molekulatömeg. Miután megvan a PE és a reagens tömege, csak ossza meg a felosztást, hogy megkapja a reakcióközegben rendelkezésre álló ekvivalenseket:

Eq = g / PE

És végül, a normalitás meghatározása azt mondja, hogy kifejezi grammiekvivalenseit (vagy ekvivalenseit) egy liter oldatban:

N = g / (PE ∙ V)

Mi megegyezik

N = Eq / V

Ezen számítások után megkapjuk, hogy hány ekvivalens van a reaktív anyagnak 1 liter oldatban; vagy hány mEq van 1 ml oldatban.

ekvivalens

De milyen ekvivalensek vannak? Ezek azok a részek, amelyekben közös reaktív fajok vannak. Például savakkal és bázisokkal, mi történik velük, amikor reagálnak? Bocsátanak vagy fogadja H ⁺, függetlenül attól, hogy ez a halogénhidrogénsav (HCI, HF, stb), vagy egy oxacid (H ₂ SO ₄, HNO ₃, H ₃ PO ₄, stb).

A molaritás nem különbözteti meg a H számát, amely a savnak a szerkezetében van, vagy azt a H mennyiségét, amelyet egy bázis elfogadhat; csak vegyük figyelembe a teljes halmazt molekulatömegben. A normalitás azonban figyelembe veszi a fajok viselkedését és ennélfogva a reaktivitás fokát.

Ha egy sav H ^{+ -ot} bocsát ki, molekulárisan csak egy bázis képes elfogadni; más szavakkal, egy ekvivalens mindig reagál egy másik ekvivalenssel (bázisok esetében OH). Hasonlóképpen, ha az egyik faj elektronokat ad, akkor egy másik fajnak ugyanannyi elektronot kell elfogadnia.

Innentől származik a számítások egyszerűsítése: ismerve egy faj ekvivalenseinek számát, pontosan tudjuk, hány ekvivalens reagál más fajoktól. Míg az anyajegyek használatakor be kell tartani a kémiai egyenlet sztöchiometrikus együtthatóit.

Példák

savak

Kezdve a pár HF és H ₂ SO ₄, például, hogy ismertesse a egyenértékének semlegesítési reakciót NaOH:

HF + NaOH => NaF + H ₂ O

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

Semlegesítésére HF, egy mól NaOH szükséges, míg a H ₂ SO ₄ szükséges két mól bázis. Ez azt jelenti, hogy a HF reakcióképesebb, mivel semlegesítéséhez kisebb mennyiségű bázissal kell rendelkeznie. Miért? Mivel HF 1H (egy ekvivalens), és H ₂ SO ₄ 2H (két ekvivalens).

Fontos hangsúlyozni, hogy bár a HF, a HCl, a HI és a HNO ₃ normál szempontjából "ugyanolyan reakcióképes", kötéseik jellege és ennélfogva savassági szilárdsága teljesen eltérő.

Tehát ezt tudva, bármilyen sav normalitása kiszámítható úgy, hogy a H számát megszorozzuk a molaritásával:

1 ∙ M = N (HF, HCI, CH ₃ COOH)

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

H reakció

A H ₃ PO _4-nél 3H van, tehát három ekvivalense van. Ez azonban egy sokkal gyengébb sav, tehát nem mindig szabadítja fel teljes H ^{+ -tartalmát}.

Ezenkívül erős bázis jelenlétében nem minden H ⁺ reagál; Ez azt jelenti, hogy figyelmet kell fordítani a reakcióra, ahol részt vesz:

H ₃ PO ₄ + 2KOH => K ₂ HPO ₄ + 2H ₂ O

Ebben az esetben az ekvivalensek száma 2-gyel és nem 3-val egyenlő, mivel csak 2H ⁺ reagál. Míg ebben a másik reakcióban:

H ₃ PO ₄ + 3KOH => K ₃ PO ₄ + 3H ₂ O

Feltételezzük, hogy a H ₃ PO ₄ normalitása molaritásának háromszorosa (N = 3 ∙ M), mivel ezúttal az összes hidrogénionja reagál.

Ezért nem elegendő az összes savra vonatkozó általános szabály feltevése, hanem azt is pontosan tudni kell, hogy hány H ⁺ vesz részt a reakcióban.

bázisok

Nagyon hasonló eset fordul elő a bázisokkal. A következő három, sósavval semlegesített bázis esetében:

NaOH + HCl => NaCI + H ₂ O

Ba (OH) ₂ + 2 HCI => BaCI ₂ + 2H ₂ O

Al (OH) ₃ + 3 HCl => AICI ₃ + 3H ₂ O

Al (OH) _3-nak háromszor több savra van szüksége, mint a NaOH-hoz; vagyis a NaOH-nak csupán az hozzáadott bázis mennyiségének egyharmadára van szüksége az Al (OH) ₃ semlegesítéséhez.

Ezért a NaOH reakcióképesebb, mivel 1OH-jával (egy ekvivalens) rendelkezik; Ba (OH) ₂ 2OH (két ekvivalens), és Al (OH) ₃ három ekvivalens.

Ellenére, hogy hiányzik OH-csoportot, Na ₂ CO ₃ képes fogadni akár 2H ⁺, és ezért két ekvivalens; de ha csak 1H ^{+ -ot} fogad el, akkor ezzel egyenértékű részt vesz.

Kicsapódási reakciókban

Amikor egy kation és az anion összekapcsolódnak sóvá történő kicsapódáshoz, akkor mindegyik ekvivalens száma megegyezik a töltésével:

Mg ²⁺ + 2Cl ^- => MgCl ₂

Így, Mg ²⁺ két ekvivalens, míg a Cl ^- csak egy. De mi az MgCl ₂ normalitása ? Értéke relatív, lehet 1M vagy 2 ∙ M, attól függően, hogy ^{figyelembe vesszük-} e az Mg ^{2+ -ot} vagy a Cl- ^t.

Redox reakciókban

A redox reakciókban részt vevő fajok ekvivalenseinek száma megegyezik az ugyanazon idő alatt megszerzett vagy elvesztett elektronok számával.

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

Mi lesz a normalitás C ₂ O ₄ ² és Cr ₂ O ₇ ^{2 esetén} ? Ehhez a részleges reakciókat, amikor az elektronok reagensként vagy termékként vesznek részt, figyelembe kell venni:

C ₂ O ₄ ^2- => 2CO ₂ + 2e ^-

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

Mindegyik C ₂ O ₄ ² 2 elektronot szabadít fel, és minden egyes Cr ₂ O ₇ ² 6 elektronot fogad el; és a kiegyensúlyozás után a kapott kémiai egyenlet az első a három közül.

Tehát a C ₂ O ₄ ² normalitása 2 ∙ M, és 6 M M a Cr ₂ O ₇ ^{2 esetében} (ne feledje, N = nM).

Irodalom

1. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (2018. október 22.). Hogyan számolható a normalitás (kémia). Helyreállítva: gondolat.com
2. Softschools. (2018). Normalitási képlet. Helyreállítva: softschools.com
3. Harvey D. (2016. május 26.). Normalitás. Kémia LibreTexts. Helyreállítva: chem.libretexts.org
4. Lic Pilar Rodríguez M. (2002). Kémia: a diverzifikáció első éve. Fundación Editorial Salesiana, 56–58.
5. Peter J. Mikulecky, Chris Hren. (2018). Az egyenértékűségek és a normalitás vizsgálata. Kémia munkafüzet a próbabábukat számára. Helyreállítva: dummies.com
6. Wikipedia. (2018). Egyenértékű koncentráció. Helyreállítva: en.wikipedia.org
7. Normalitás.. Helyreállítva: faculty.chemeketa.edu
8. Day, R. és Underwood, A. (1986). Kvantitatív analitikai kémia (ötödik kiadás). PEARSON Prentice Hall, 67., 82. o.