NORMALITĀTE (ĶĪMIJA): NO KĀ TĀ SASTĀV, UN PIEMĒRI - ĶĪMIJA - 2025

Normāli ir mērs koncentrācijas izmanto arvien retāk, šķīdumā ķīmijā. Tas norāda, cik reaģējošs ir izšķīdušo vielu šķīdums, nevis cik augsta vai atšķaidīta ir tā koncentrācija. To izsaka kā gramu ekvivalentus šķīduma litrā (Eq / L).

Literatūrā ir radies daudz neskaidrību un diskusiju par terminu “ekvivalents”, jo tas atšķiras un tam ir sava vērtība visām vielām. Tāpat ekvivalenti ir atkarīgi no ķīmiskās reakcijas, kas tiek apsvērta; tāpēc normalitāti nevar izmantot patvaļīgi vai globāli.

Avots: Pexels

Šī iemesla dēļ IUPAC ieteica pārtraukt tā izmantošanu, lai izteiktu šķīdumu koncentrācijas.

Tomēr to joprojām izmanto skābes bāzes reakcijās, plaši izmanto tilpuma noteikšanā. Daļēji tas ir tāpēc, ka, ņemot vērā skābes vai bāzes ekvivalentus, tas ievērojami padara aprēķinus; Turklāt skābes un bāzes vienmēr rīkojas vienādi pret visiem scenārijiem: tās izdala vai pieņem ūdeņraža jonus, H ⁺ .

Kas ir normalitāte?

Formulas

Lai arī normalitāte pēc pašas definīcijas var radīt neskaidrības, īsi sakot, tā nav nekas vairāk kā molārā vērtība, kas reizināta ar ekvivalences koeficientu:

N = nM

Kur n ir ekvivalences koeficients un ir atkarīgs no reaktīvajām sugām, kā arī no reakcijas, kurā tas piedalās. Tad, zinot tā molaritāti, M, tās normalitāti var aprēķināt, vienkārši reizinot.

No otras puses, ja ir pieejama tikai reaģenta masa, tad izmanto tā ekvivalento svaru:

PE = PM / n

Kur MW ir molekulmasa. Kad jums ir PE un reaģenta masa, vienkārši sadaliet, lai iegūtu ekvivalentus, kas pieejami reakcijas vidē:

Eq = g / PE

Visbeidzot, normalitātes definīcija saka, ka tā izsaka gramu ekvivalentus (vai ekvivalentus) uz litru šķīduma:

N = g / (PE ∙ V)

Kas ir vienāds ar

N = Eq / V

Pēc šiem aprēķiniem iegūst, cik daudz ekvivalentu reaktīvajām sugām ir uz 1L šķīduma; vai cik ekvivalentu ir uz 1 ml šķīduma.

Ekvivalenti

Bet kādi ir ekvivalenti? Tās ir daļas, kurām ir kopīgs reaktīvo sugu kopums. Piemēram, kas notiek ar skābēm un bāzēm, kad tās reaģē? Viņi atbrīvot vai pieņemt H ⁺ , neatkarīgi no tā, vai tas ir hydracid (HCl, HF, uc), vai oxacid (H ₂ SO ₄ , HNO ₃ , H ₃ PO ₄ , utt).

Molaritāte nediskriminē H skaita, kas skābei ir tās struktūrā, vai H daudzumu, ko bāze var pieņemt; tikai jāņem vērā viss molekulmasas komplekts. Tomēr normālā stāvoklī tiek ņemts vērā sugu izturēšanās veids un līdz ar to arī reaktivitātes pakāpe.

Ja skābe izdala H ⁺ , molekulāri to var pieņemt tikai bāze; citiem vārdiem sakot, ekvivalents vienmēr reaģē ar citu ekvivalentu (bāzu gadījumā - OH). Tāpat, ja viena suga ziedo elektronus, citai sugai jāpieņem tāds pats elektronu skaits.

Šeit nāk aprēķinu vienkāršošana: zinot vienas sugas ekvivalentu skaitu, precīzi zināms, cik daudz ir ekvivalentu, kas reaģē no citām sugām. Kamēr, lietojot dzimumzīmes, jums jāievēro ķīmiskā vienādojuma stehiometriskie koeficienti.

Piemēri

Skābes

Sākot ar pāra HF un H ₂ SO ₄ , piemēram, lai izskaidrotu ekvivalentus savu neitralizācijas reakcijas ar NaOH:

HF + NaOH => Naf + H ₂ O

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

Lai neitralizētu HF, nepieciešams viens mols NaOH, savukārt H ₂ SO ₄ nepieciešami divi moli bāzes. Tas nozīmē, ka HF ir reaģējošāks, jo tā neitralizēšanai nepieciešams mazāks bāzes daudzums. Kāpēc? Jo HF ir 1H (vienu ekvivalents), un H ₂ SO ₄ 2H (divi ekvivalenti).

Ir svarīgi uzsvērt, ka, lai arī HF, HCl, HI un HNO ₃ ir "vienādi reaģējoši" saskaņā ar normalitāti, to saišu raksturs un tādējādi arī to skābuma stiprums ir pilnīgi atšķirīgs.

Tātad, to zinot, jebkuras skābes normalitāti var aprēķināt, reizinot H skaitu ar tās molaritāti:

1 ∙ M = N (HF, HCl, CH ₃ COOH)

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

H reakcija

Ar H ₃ PO ₄ jums ir 3H, un tāpēc tam ir trīs ekvivalenti. Tomēr tā ir daudz vājāka skābe, tāpēc tā ne vienmēr izdala visu savu H ⁺ .

Turklāt spēcīgas bāzes klātbūtnē ne visi H ⁺ reaģē obligāti ; Tas nozīmē, ka uzmanība jāpievērš reakcijai, kurā jūs piedalāties:

H ₃ PO ₄ + 2KOH => K ₂ HPO ₄ + 2H ₂ O

Šajā gadījumā ekvivalentu skaits ir vienāds ar 2, nevis 3, jo reaģē tikai 2H ⁺ . Atrodoties šajā citā reakcijā:

H ₃ PO ₄ + 3KOH => K ₃ PO ₄ + 3H ₂ O

Tiek uzskatīts, ka H ₃ PO ₄ normalitāte ir trīs reizes lielāka par tā molaritāti (N = 3 ∙ M), jo šoreiz visi tā ūdeņraža joni reaģē.

Šī iemesla dēļ nepietiek ar vispārīgu noteikumu pieņemšanu visām skābēm, bet arī precīzi jāzina, cik daudz H ⁺ piedalās reakcijā.

Bāzes

Ļoti līdzīgs gadījums notiek ar bāzēm. Turpmāk norādītajām trim bāzēm, kas neitralizētas ar HCl:

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 nepieciešams trīs reizes vairāk skābes nekā NaOH; tas ir, NaOH ir nepieciešama tikai trešdaļa pievienotās bāzes daudzuma, lai neitralizētu Al (OH) ₃ .

Tāpēc NaOH ir daudz reaktīvāks, jo tajā ir 1OH (viens ekvivalents); Ba (OH) ₂ ir 2OH (divi ekvivalenti), un Al (OH) _{3 ir} trīs ekvivalenti.

Lai gan tas nav OH grupu, Na ₂ CO ₃ spēj uztvert līdz 2H ⁺ , un tāpēc ir divi ekvivalentus; bet, ja jūs pieņemat tikai 1H ⁺ , tad jūs piedalāties ar līdzvērtīgu.

Nokrišņu reakcijās

Kad katjons un anjons savienojas, lai izgulsnētos sāls formā, ekvivalentu skaits katram ir vienāds ar tā lādiņu:

Mg ²⁺ + 2Cl ^- => MgCl ₂

Tādējādi Mg ²⁺ ir divi ekvivalenti, savukārt Cl ^- tikai viens. Bet kāda ir MgCl ₂ normalitāte ? Tās vērtība ir relatīva, tā var būt 1M vai 2 ∙ M, atkarībā no tā, vai ^{tiek ņemts vērā} Mg ²⁺ vai Cl .

Redokss reakcijās

Redox reakcijās iesaistīto sugu ekvivalentu skaits ir vienāds ar to laikā iegūto vai zaudēto elektronu skaitu.

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

Kāda būs normalitāte C ₂ O ₄ ² un Cr ₂ O ₇ ² ? Šajā nolūkā jāņem vērā daļējās reakcijas, kurās elektroni piedalās kā reaģenti vai produkti:

C ₂ O ₄ ^2- => 2CO ₂ + 2e ^-

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

Katrs C ₂ O ₄ ² izdala 2 elektronus, un katrs Cr ₂ O ₇ ² pieņem 6 elektronus; un pēc balansēšanas iegūtais ķīmiskais vienādojums ir pirmais no trim.

Tātad normalitāte C ₂ O ₄ ² ir 2 ∙ M, bet 6 ∙ M - Cr ₂ O ₇ ² (atcerieties, N = nM).

Atsauces

1. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (2018. gada 22. oktobris). Kā aprēķināt normalitāti (ķīmija). Atgūts no: domaco.com
2. Softskolas. (2018). Normalitātes formula. Atgūts no: softschools.com
3. Hārvijs D. (2016. gada 26. maijs). Normalitāte. Ķīmija LibreTexts. Atgūts no: chem.libretexts.org
4. Lic Pilar Rodríguez M. (2002). Ķīmija: daudzveidīgais pirmais gads. Fundación Editorial Salesiana, 56.-58. Lpp.
5. Pīters J. Mikuleckijs, Kriss Hrens. (2018). Ekvivalentu un normalitātes pārbaude. Ķīmijas darba grāmata manekeniem. Atgūts no: dummies.com
6. Wikipedia. (2018). Ekvivalenta koncentrācija. Atgūts no: en.wikipedia.org
7. Normalitāte. . Atgūts no: fakultāte.chemeketa.edu
8. Day, R., & Underwood, A. (1986). Kvantitatīvā analītiskā ķīmija (piektais izdevums). PEARSON Prentice zāle, 67., 82. lpp.