La normalidad es una unidad de la concentración de una solución química definida como el peso equivalente en gramos de soluto por litro de solución. La normalidad también se denomina concentración equivalente. Se indica con el símbolo » N «o» eq / L » (equivalentes por litro). Para encontrar el peso equivalente en gramos, necesita saber cuántos iones de hidrógeno (H+ o H3O+), iones de hidróxido (OH–) o electrones (e–) se transfieren en una reacción o necesita saber la valencia de la especie química.
La Unión Internacional de Química Pura y Aplicada desaconseja el uso de esta unidad, pero puede encontrarse en clases de química o en el laboratorio, particularmente con valoraciones ácido-base y reacciones redox. He aquí un vistazo a las diferentes formas de calcular la normalidad de la solución, junto con ejemplos.
Pasos para Resolver Problemas de Normalidad
- Obtenga información para determinar el número de equivalentes formados o el peso equivalente del soluto o reactivos. Por lo general, necesita saber la valencia, el peso molecular y si una sustancia se disocia o disuelve completamente o no.
- Calcular el equivalente en gramos del soluto.
- Recuerde que el volumen de la solución está en litros.
Fórmulas de normalidad
Hay algunas fórmulas utilizadas para calcular la normalidad. El que utilices depende de la situación:
N = M x n
Aquí, M es molaridad en moles por litro y n es el número de equivalentes producidos. El número de equivalentes es un entero para reacciones ácido-base, pero podría ser una fracción en una reacción redox.
N = Número de equivalentes gramo / volumen de solución en litros
N = Peso de soluto en gramos /
N = Molaridad x Acidez
N = Molaridad x Basicidad
N1 V1 = N2 V2
En una titulación:
- N1 = Normalidad de la solución ácida
- V1 = Volumen de la solución ácida
- N2 = Normalidad de la solución básica
- V23 = Volumen de la solución básica
como alternativa, puede utilizar esta ecuación para hacer soluciones con diferentes volúmenes:
Normalidad inicial (N1) × Volumen Inicial ( V1) = Normalidad de la Solución Final (N2) × Volumen Final (V2)
Calcular la Normalidad a partir de la Molaridad
Es fácil calcular la normalidad a partir de la molaridad para una solución de ácido o base si conoce el número de iones de hidrógeno (ácido) o hidróxido (base) producidos. A menudo, no es necesario abrir la calculadora.
Por ejemplo, una solución de ácido clorhídrico (HCl) de 2 M es también una solución de HCl de 2 N porque cada molécula de ácido clorhídrico forma un mol de iones de hidrógeno. De manera similar, una solución de ácido sulfúrico H2SO4) de 2 M es una solución de H2SO4 de 4 N porque cada molécula de ácido sulfúrico produce dos moles de iones de hidrógeno. Una solución de ácido fosfórico de 2 M (H3PO4) es una solución de H3PO4 de 6 N porque el ácido fosfórico produce 3 moles de iones de hidrógeno. Al cambiar a bases, una solución de NaOH de 0,05 M también es una solución de NaOH de 0,05 N porque el hidróxido de sodio produce un mol de iones de hidróxido.
A veces incluso problemas simples requieren una calculadora. Por ejemplo, vamos a encontrar la normalidad de 0.0521 M H3PO4.
N = M x n
N = (0.0521 mol/L)(3 eq/1mol)
N = 0.156 eq/L = 0.156 N
tenga en cuenta, la normalidad depende de las especies químicas. Por lo tanto, si tiene un litro de una solución de 1 N H2SO4, le dará 1 N de iones de hidrógeno (H+) en una reacción ácido-base, pero solo 0,5 N de iones sulfato (SO4–) en una reacción de precipitación.
La normalidad también depende de la reacción química. Por ejemplo, encontremos la normalidad de 0,1 M H2SO4 (ácido sulfúrico) para la reacción:
H2SO4 + 2 NaOH → Na2SO4 + 2 H2O
De acuerdo con la ecuación, 2 moles de iones H+ (2 equivalentes) de ácido sulfúrico reaccionan con hidróxido de sodio (NaOH) para formar sulfato de sodio (Na2SO4) y agua. Usando la ecuación:
N = molaridad x equivalentes
N = 0.1 x 2
N = 0.2 N
Aunque se le da información adicional (número de moles de hidróxido de sodio y agua), no afectan la respuesta a este problema. La normalidad depende del número de iones de hidrógeno que participan en la reacción. Dado que el ácido sulfúrico es un ácido fuerte, sabes que se disocia completamente en sus iones.
A veces no todos los iones de hidrógeno de un reactivo participan en la reacción. Por ejemplo, vamos a encontrar la normalidad de 1,0 M H3AsO4 en esta reacción:
H3AsO4 + 2 NaOH → Na2HAsO4 + 2 H2O
Si nos fijamos en la reacción, vemos que solo dos de los iones de hidrógeno en H3AsO4 reaccionan con NaOH para formar el producto. Por lo tanto, hay 2 equivalentes y no 3 como cabría esperar. Puede encontrar normalidad usando la ecuación:
N = Molaridad x número de equivalentes
N = 1.0 x 2
N = 2.0 N
Ejemplo: Normalidad de una Solución Salina
Encuentre la normalidad de 0,321 g de carbonato de sodio en una solución de 250 ml.
Primero, necesita conocer la fórmula del carbonato de sodio para calcular su peso molecular y así poder ver qué iones forma cuando se disuelve. El carbonato de sodio es Na2CO3 y su peso molecular es de 105,99 g / mol. Cuando se disuelve, forma dos iones de sodio y un ion carbonato. Configure el problema para que las unidades se cancelen y den una respuesta en equivalentes por litro:
N = (masa en gramos x equivalentes) / (volumen en litros x peso molecular)
Reescritura para facilitar la cancelación de unidades:
N = (0,321 g) x (1 mol/105,99 g) x (2 eq/1 mol) / 0,250 L
N = 0,0755 eq/L = 0,0755 N
Ejemplo: Titulación ácido-Base
Encuentre la concentración normal de ácido cítrico cuando se valoran 25,00 ml de solución de ácido cítrico con 28,12 ml de solución KOH de 0,1718 N.
Para resolver este problema, utilice la fórmula:
Na × Va = Nb × Vb
Na × (25.00 mL) = (0.1718 N) (28.12 mL)
Na = (0.1718 N) (28.12 mL)/(25.00 mL)
Na = 0.1932 N
Limitaciones del Uso de Normalidad
Hay consideraciones a tener en cuenta al usar normalidad:
- La normalidad siempre requiere un factor de equivalencia.
- La normalidad depende de la temperatura. Mientras haga todo el trabajo de laboratorio a la misma temperatura (es decir, a temperatura ambiente), es estable, pero si hierve o refrigera una solución, todas las apuestas están canceladas. Si espera cambios de temperatura dramáticos, use una unidad diferente, como molaridad o porcentaje de masa.
- La normalidad depende de la sustancia y la reacción química que se esté estudiando. Por ejemplo, si calcula la normalidad de un ácido con respecto a una base determinada, puede ser diferente si cambia la base.