НОРМАЛЬНІСТЬ (ХІМІЯ): З ЧОГО СКЛАДАЄТЬСЯ І ПРИКЛАДИ - ХІМІЯ - 2025

Нормальним є мірою концентрації використовується все менше часто, в хімії розчинів. Він вказує, наскільки реакційноздатний розчин розчиненого виду, а не наскільки висока або розбавлена ​​його концентрація. Він виражається у вигляді грам еквівалентів на літр розчину (екв / л).

У літературі виникло багато плутанини та суперечок стосовно терміна "еквівалент", оскільки він змінюється і має своє значення для всіх речовин. Аналогічно, еквіваленти залежать від хімічної реакції, яка розглядається; отже, нормальність не може використовуватися довільно чи глобально.

Джерело: Пікселі

З цієї причини IUPAC радив припинити його використання для вираження концентрацій розчинів.

Однак він все ще використовується в кислотно-лужних реакціях, широко застосовується в об’ємності. Почасти це тому, що, враховуючи еквіваленти кислоти або основи, це робить обчислення набагато простішими; Крім того, кислоти та основи завжди поводяться однаково проти всіх сценаріїв: вони виділяють або приймають іони водню, H ⁺ .

Що таке нормальність?

Формули

Хоча нормальність за власним визначенням може призвести до плутанини, коротше кажучи, це не що інше, як молярність, помножена на коефіцієнт еквівалентності:

N = нМ

Де n - коефіцієнт еквівалентності і залежить від реакційноздатних видів, а також реакції, в якій він бере участь. Тоді, знаючи його молярність, М, її нормальність можна обчислити простим множенням.

Якщо, з іншого боку, доступна лише маса реагенту, буде використана його еквівалентна вага:

PE = PM / n

Де MW - молекулярна маса. Після отримання ПЕ та маси реагенту просто нанесіть поділ, щоб отримати еквіваленти, наявні в реакційному середовищі:

Eq = g / PE

І нарешті, визначення нормальності говорить про те, що воно виражає грам-еквіваленти (або еквіваленти) на один літр розчину:

N = g / (PE ∙ V)

Що дорівнює

N = Eq / V

Після цих розрахунків виходить, скільки еквівалентів реактивного виду на 1 л розчину; або, скільки мЕкв на 1 мл розчину.

Еквіваленти

Але що таке еквіваленти? Вони є частинами, що мають спільний набір реактивних видів. Наприклад, з кислотами та основами, що з ними відбувається, коли вони реагують? Вони вивільняють або приймають Н ⁺ , незалежно від того, це гідрацид (HCl, HF тощо) або оксакислота (H ₂ SO ₄ , HNO ₃ , H ₃ PO ₄ тощо).

Молярність не визначає кількість Н, яке має кислота у своїй структурі, або кількість Н, яку може прийняти основа; просто розглянемо весь набір у молекулярній вазі. Однак нормальність враховує поведінку видів і, отже, ступінь реактивності.

Якщо кислота вивільняє Н ⁺ , молекулярно лише основа може приймати її; Іншими словами, еквівалент завжди реагує з іншим еквівалентом (ОН, у випадку основ). Так само, якщо один вид дарує електрони, інший вид повинен приймати стільки ж електронів.

Звідси йде спрощення обчислень: знаючи кількість еквівалентів одного виду, точно відомо, скільки є еквівалентів, що реагують від інших видів. В той час як при використанні молей ви повинні дотримуватися стехіометричні коефіцієнти хімічного рівняння.

Приклади

Кислоти

Починаючи, наприклад, з пар HF і H ₂ SO ₄ , наприклад, для пояснення еквівалентів у реакції їх нейтралізації з NaOH:

HF + NaOH => NaF + H ₂ O

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

Для нейтралізації HF потрібен один моль NaOH, тоді як H ₂ SO ₄ потребує двох молей основи. Це означає, що ВЧ є більш реакційноздатним, оскільки для його нейтралізації потрібна менша кількість підстави. Чому? Оскільки HF має 1H (один еквівалент), а H ₂ SO ₄ 2H (два еквіваленти).

Важливо підкреслити, що хоча HF, HCl, HI і HNO ₃ відповідно до нормальності є «однаково реактивними», природа їх зв'язків і, отже, їх кислотна міцність, абсолютно різні.

Отже, знаючи це, нормальність для будь-якої кислоти можна обчислити, помноживши кількість Н на її молярність:

1 ∙ M = N (HF, HCl, CH ₃ COOH)

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

Н реакція

З H ₃ PO _{4 у} вас 3H, і тому він має три еквіваленти. Однак це набагато слабша кислота, тому вона не завжди виділяє всі свої Н ⁺ .

Крім того, за наявності сильної основи не всі її Н ⁺ обов'язково реагують ; Це означає, що слід звернути увагу на реакцію, де ви берете участь:

H ₃ PO ₄ + 2KOH => K ₂ HPO ₄ + 2H ₂ O

У цьому випадку кількість еквівалентів дорівнює 2, а не 3, оскільки лише 2Н ⁺ реагує . Хоча в цій іншій реакції:

H ₃ PO ₄ + 3KOH => K ₃ PO ₄ + 3H ₂ O

Вважається, що нормальність H ₃ PO ₄ втричі перевищує його молярність (N = 3 ∙ M), оскільки в цей час реагують всі її іони водню.

З цієї причини недостатньо припустити загальне правило для всіх кислот, але також, необхідно точно знати, скільки Н ⁺ бере участь у реакції.

Основи

Дуже схожий випадок трапляється з основами. Для наступних трьох підстав, нейтралізованих HCl, ми маємо:

NaOH + HCl => NaCl + H ₂ O

Ba (OH) ₂ + 2HCl => BaCl ₂ + 2H ₂ O

Al (OH) ₃ + 3HCl => AlCl ₃ + 3H ₂ O

Al (OH) ₃ потребує втричі більше кислоти, ніж NaOH; тобто NaOH потребує лише третину кількості доданої основи для нейтралізації Al (OH) ₃ .

Тому NaOH є більш реакційноздатним, оскільки має 1OH (один еквівалент); Ba (OH) ₂ має 2OH (два еквіваленти), а Al (OH) ₃ три еквіваленти.

Хоча йому не вистачає ОН-груп, Na ₂ CO ₃ здатний приймати до 2H ⁺ , і тому має два еквіваленти; але якщо ви приймаєте лише 1H ⁺ , ви берете участь у еквіваленті.

У реакціях опадів

Коли катіон та аніон з'єднуються разом для осадження солі, кількість еквівалентів для кожного дорівнює його заряду:

Mg ²⁺ + 2Cl ^- => MgCl ₂

Таким чином, Mg ²⁺ має два еквіваленти, а Cl ^- лише один. Але яка нормальність MgCl ₂ ? Його значення відносне, воно може бути 1М або 2 ∙ М, залежно від того, чи ^{вважається} Mg ²⁺ або Cl ^- .

У окислювально-відновних реакціях

Кількість еквівалентів для видів, що беруть участь у окислювально-відновних реакціях, дорівнює кількості електронів, отриманих або втрачених за ці ж.

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

Якою буде нормальність для C ₂ O ₄ ^2- та Cr ₂ O ₇ ^2- ? Для цього необхідно враховувати часткові реакції, коли електрони беруть участь як реактиви або продукти:

C ₂ O ₄ ^2- => 2CO ₂ + 2e ^-

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

Кожен C ₂ O ₄ ^2- вивільняє 2 електрона, і кожен Cr ₂ O ₇ ^2- приймає 6 електронів; і після врівноваження отримане хімічне рівняння є першим із трьох.

Отже, нормальність для C ₂ O ₄ ^2- дорівнює 2 ∙ M, а 6 ∙ M для Cr ₂ O ₇ ^2- (пам'ятаємо, N = nM).

Список літератури

1. Гельменстін, Анна Марі, к.т.н. (22 жовтня 2018 р.). Як розрахувати нормальність (хімія). Відновлено з: thinkco.com
2. Софтшколи. (2018). Формула нормальності. Відновлено з сайту: softschools.com
3. Харві Д. (26 травня 2016 р.). Нормальність. Хімія LibreTexts. Відновлено з: chem.libretexts.org
4. Lic Pilar Rodríguez M. (2002). Хімія: перший рік диверсифікований. Fundación Редакційна Салезіяна, стор 56-58.
5. Пітер Дж. Мікулецький, Кріс Грен. (2018). Вивчення еквівалентів та нормальності. Робочий зошит з хімії для манекенів. Відновлено з: dummies.com
6. Вікіпедія. (2018). Еквівалентна концентрація. Відновлено з: en.wikipedia.org
7. Нормальність. . Відновлено: fakultet.chemeketa.edu
8. Day, R., & Underwood, A. (1986). Кількісна аналітична хімія (п. Ред.). PEARSON Prentice Hall, стор 67, 82.