La normalità è un’unità della concentrazione di una soluzione chimica definita come il peso equivalente in grammi di soluto per litro di soluzione. La normalità è anche chiamata concentrazione equivalente. È indicato dal simbolo “N” o” eq / L ” (equivalenti per litro). Per trovare il peso equivalente in grammi, è necessario sapere quanti ioni idrogeno (H+ o H3O+), ioni idrossido (OH–) o elettroni (e–) vengono trasferiti in una reazione o è necessario conoscere la valenza delle specie chimiche.
L’Unione Internazionale di Chimica Pura e Applicata scoraggia l’uso di questa unità, ma è possibile incontrarla in classi di chimica o in laboratorio, in particolare con titolazioni acido-base e reazioni redox. Ecco uno sguardo ai diversi modi per calcolare la normalità della soluzione, insieme ad esempi.
Passi per risolvere problemi di normalità
- Ottenere informazioni per determinare il numero di equivalenti formati o il peso equivalente del soluto o dei reagenti. Di solito, è necessario conoscere la valenza, il peso molecolare e se una sostanza si dissocia o si dissolve completamente.
- Calcola l’equivalente in grammi del soluto.
- Ricorda che il volume della soluzione è in litri.
Formule di normalità
Esistono alcune formule utilizzate per calcolare la normalità. Quale si utilizza dipende dalla situazione:
N = M x n
Qui, M è molarità in moli per litro e n è il numero di equivalenti prodotti. Il numero di equivalenti è un numero intero per le reazioni acido-base, ma potrebbe essere una frazione in una reazione redox.
N = Numero di grammi equivalenti / volume di soluzione in litri
N = Peso del soluto in grammi /
N = Molarità x Acidità
N = Molarità x Basicità
N1 V1 = N2 V2
In una titolazione:
- N1 = Normalità della soluzione acida
- V1 = Volume della soluzione acida
- N2 = Normalità della soluzione di base
- V23 = Volume della soluzione di base
in Alternativa, è possibile utilizzare l’equazione per soluzioni con diversi volumi:
Normalità iniziale (N1) × Volume iniziale (V1) = Normalità della soluzione finale (N2) × Volume finale (V2)
Calcola la normalità dalla molarità
È facile calcolare la normalità dalla molarità per una soluzione acida o base se si conosce il numero di ioni idrogeno (acido) o idrossido (base) prodotti. Spesso, non è necessario rompere la calcolatrice.
Ad esempio, una soluzione di acido cloridrico 2 M (HCl) è anche una soluzione di HCl 2 N perché ogni molecola di acido cloridrico forma una mole di ioni idrogeno. Allo stesso modo, una soluzione di acido solforico 2 M H2SO4) è una soluzione di 4 N H2SO4 perché ogni molecola di acido solforico produce due moli di ioni idrogeno. Una soluzione di acido fosforico da 2 M (H3PO4) è una soluzione di 6 N H3PO4 perché l’acido fosforico produce 3 moli di ioni idrogeno. Passando alle basi, una soluzione di NaOH 0,05 M è anche una soluzione di NaOH 0,05 N perché l’idrossido di sodio produce una mole di ioni idrossido.
A volte anche problemi semplici richiedono una calcolatrice. Ad esempio, troviamo la normalità di 0,0521 M H3PO4.
N = M x n
N = (0.0521 mol/L)(3 eq/1mol)
N = 0.156 eq/L = 0.156 N
Tenete a mente, la normalità dipende dalla specie chimica. Quindi, se hai un litro di una soluzione 1 N H2SO4 ti darà 1 N di ioni idrogeno (H+) in una reazione acido-base, ma solo 0,5 N ioni solfato (SO4–) in una reazione di precipitazione.
La normalità dipende anche dalla reazione chimica. Ad esempio, troviamo la normalità di 0,1 M H2SO4 (acido solforico) per la reazione:
H2SO4 + 2 NaOH → Na2SO4 + 2 H2O
Secondo l’equazione, 2 moli di ioni H+ (2 equivalenti) dall’acido solforico reagiscono con idrossido di sodio (NaOH) per formare solfato di sodio (Na2SO4) e acqua. Usando l’equazione:
N = molarità x equivalenti
N = 0,1 x 2
N = 0,2 N
Anche se ti vengono fornite informazioni extra (numero di moli di idrossido di sodio e acqua), non influenzano la risposta a questo problema. La normalità dipende dal numero di ioni idrogeno che partecipano alla reazione. Poiché l’acido solforico è un acido forte, sai che si dissocia completamente nei suoi ioni.
A volte non tutti gli ioni idrogeno in un reagente partecipano alla reazione. Ad esempio, troviamo la normalità di 1,0 M H3AsO4 in questa reazione:
H3AsO4 + 2 NaOH → Na2HAsO4 + 2 H2O
Se guardi la reazione, vedi solo due degli ioni idrogeno in H3AsO4 reagiscono con NaOH per formare il prodotto. Quindi, ci sono 2 equivalenti e non 3 come ci si potrebbe aspettare. Puoi trovare la normalità usando l’equazione:
N = Molarità x numero di equivalenti
N = 1,0 x 2
N = 2.0 N
Esempio: Normalità di una soluzione salina
Trova la normalità di 0,321 g di carbonato di sodio in una soluzione da 250 ml.
In primo luogo, è necessario conoscere la formula del carbonato di sodio per calcolare il suo peso molecolare e quindi è possibile vedere quali ioni si forma quando si dissolve. Il carbonato di sodio è Na2CO3 e il suo peso molecolare è 105,99 g / mol. Quando si dissolve, forma due ioni di sodio e uno carbonate carbonato. Imposta il problema in modo che le unità si annullino per dare una risposta in equivalenti per litro:
N = (massa in grammi x equivalenti) / (volume in litri x peso molecolare)
Ri-scrittura per rendere l’unità annullamento facile da vedere:
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
Esempio: Titolazione acido-Base
Trova il normale concentrazione di acido citrico quando 25.00 mL di soluzione di acido citrico è titolato con 28.12 mL di 0.1718 N KOH soluzione.
Per risolvere questo problema, utilizzare la formula:
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
Limitazioni dell’uso della normalità
Ci sono considerazioni da ricordare quando si usa la normalità:
- La normalità richiede sempre un fattore di equivalenza.
- La normalità dipende dalla temperatura. Finché fai tutto il lavoro di laboratorio alla stessa temperatura (cioè a temperatura ambiente), è stabile, ma se fai bollire o refrigerare una soluzione, tutte le scommesse sono disattivate. Se ti aspetti cambiamenti di temperatura drammatici, usa un’unità diversa, come molarità o percentuale di massa.
- La normalità dipende dalla sostanza e dalla reazione chimica studiata. Ad esempio, se si calcola la normalità di un acido rispetto a una determinata base, potrebbe essere diverso se si modifica la base.