- Co je to normálnost?
- Vzorce
- Ekvivalenty
- Příklady
- Kyseliny
- H reakce
- Základny
- Při srážkových reakcích
- V redoxních reakcích
- Reference
Normální je mírou koncentrace používá stále méně často, v roztoku chemie. Ukazuje, jak reaktivní je roztok rozpuštěných látek, spíše než jak vysoká nebo zředěná je jeho koncentrace. Je vyjádřen v gramových ekvivalentech na litr roztoku (Eq / L).
V literatuře se objevilo mnoho nejasností a debat o termínu „ekvivalentní“, protože se liší a má svou vlastní hodnotu pro všechny látky. Rovněž ekvivalenty závisí na uvažované chemické reakci; proto nelze normálnost používat libovolně ani globálně.
Zdroj: Pexels
Z tohoto důvodu IUPAC doporučuje přestat jej používat k vyjádření koncentrací roztoků.
Nicméně, to je ještě používáno v acidobazických reakcích, široce použitý v volumetry. Je to částečně proto, že vzhledem k ekvivalentům kyseliny nebo báze je výpočty mnohem snazší; Kyseliny a zásady se navíc chovají stejným způsobem proti všem scénářům: uvolňují nebo přijímají vodíkové ionty, H +.
Co je to normálnost?
Vzorce
Ačkoli normalita svou pouhou definicí může vyvolat zmatek, zkrátka to není nic víc než molarita násobená koeficientem ekvivalence:
N = nM
Kde n je faktor ekvivalence a závisí na reaktivních druzích, jakož i na reakci, na které se podílí. Poté, s vědomím jeho molarity, M, lze její normálnost vypočítat jednoduchým násobením.
Pokud je na druhé straně k dispozici pouze hmotnost činidla, použije se jeho ekvivalentní hmotnost:
PE = PM / n
Kde MW je molekulová hmotnost. Jakmile máte PE a hmotnost reaktantu, stačí dělit a získat ekvivalenty dostupné v reakčním médiu:
Eq = g / PE
A konečně definice normality říká, že vyjadřuje gram-ekvivalenty (nebo ekvivalenty) na jeden litr roztoku:
N = g / (PE ∙ V)
Co se rovná
N = Eq / V
Po těchto výpočtech se získá, kolik ekvivalentů má reaktivní druh na 1 litr roztoku; nebo kolik mEq je na 1 ml roztoku.
Ekvivalenty
Ale jaké jsou ekvivalenty? Jsou to části, které mají společný soubor reaktivních druhů. Například s kyselinami a zásadami, co se s nimi stane, když reagují? Uvolňují nebo přijmout H +, bez ohledu na to, zda se jedná o hydracid (HCl, HF, atd.), Nebo oxacid (H 2 SO 4, HNO 3, H 3 PO 4, atd.).
Molarita nediskriminuje počet H, který má kyselina ve své struktuře, ani množství H, které může báze akceptovat; vezměte v úvahu celou sadu v molekulové hmotnosti. Normalita však bere v úvahu, jak se druh chová, a tedy i stupeň reaktivity.
Pokud kyselina uvolní H +, molekulárně ji může přijmout pouze báze; jinými slovy, ekvivalent vždy reaguje s jiným ekvivalentem (OH, v případě bází). Podobně, pokud jeden druh daruje elektrony, jiný druh musí přijmout stejný počet elektronů.
Odtud pochází zjednodušení výpočtů: při znalosti počtu ekvivalentů jednoho druhu přesně víme, kolik je ekvivalentů, které reagují od ostatních druhů. Zatímco při použití krtků musíte dodržovat stechiometrické koeficienty chemické rovnice.
Příklady
Kyseliny
Počínaje dvojice HF a H 2 SO 4, například, vysvětlit ekvivalenty v jejich neutralizační reakci s roztokem hydroxidu sodného:
HF + NaOH => NaF + H 2 O
H 2 SO 4 + 2NaOH => Na 2 SO 4 + 2 H 2 O
Pro neutralizaci HF, je potřeba jeden mol hydroxidu sodného, přičemž H 2 SO 4 vyžaduje dva moly báze. To znamená, že HF je reaktivnější, protože pro jeho neutralizaci potřebuje menší množství báze. Proč? Vzhledem k tomu, HF má 1H (jeden ekvivalent), a H 2 SO 4 2H (dva ekvivalenty).
Je důležité zdůraznit, že ačkoliv HF, HCl, HI a HNO 3 jsou „stejně reaktivní“ podle normality, povaha jejich vazeb, a proto i jejich kyselost, jsou zcela odlišné.
S vědomím tohoto je tedy možné normálnost pro jakoukoli kyselinu vypočítat vynásobením počtu H jeho molaritou:
1 ∙ M = N (HF, HCl, CH 3 COOH)
2 ∙ M = N (H 2 SO 4, H 2 SeO 4, H 2 S)
H reakce
S H 3 PO 4 máte 3H, a proto má tři ekvivalenty. Je to však mnohem slabší kyselina, takže ne vždy uvolňuje všechny své H +.
Kromě toho v přítomnosti silné báze nemusí všechny jeho H + nutně reagovat; To znamená, že by se měla věnovat pozornost reakci, na které se účastníte:
H 3 PO 4 + 2KOH => K 2 HPO 4 + 2 H 2 O
V tomto případě je počet ekvivalentů roven 2 a ne 3, protože reaguje pouze 2H +. Zatímco v této další reakci:
H 3 PO 4 + 3KOH => K 3 PO 4 + 3 H 2 O
Má se za to, že normalita H 3 PO 4 se rovná trojnásobku molarita (N = 3 ∙ M), od té doby všechny vodíkové ionty reagují.
Z tohoto důvodu nestačí předpokládat obecné pravidlo pro všechny kyseliny, ale také musí být přesně známo, kolik H + se účastní reakce.
Základny
Velmi podobný případ se vyskytuje u základen. Pro následující tři báze neutralizované HC1 máme:
NaOH + HCl => NaCl + H 2 O
Ba (OH) 2 + 2HCl => BaCl 2 + 2 H 2 O
AI (OH) 3 + 3HCl => AlCl 3 + 3H 2 O
Al (OH) 3 potřebuje třikrát více kyseliny než NaOH; to znamená, že NaOH potřebuje pouze třetinu množství přidané báze k neutralizaci Al (OH) 3.
Proto je NaOH reaktivnější, protože má 1OH (jeden ekvivalent); Ba (OH) 2 má 2OH (dva ekvivalenty) a AI (OH) 3 tři ekvivalenty.
I když to nemá OH skupiny, Na 2 CO 3 je schopen přijímat až 2H +, a má proto dva ekvivalenty; ale pokud přijímáte pouze 1H +, pak se účastníte ekvivalentu.
Při srážkových reakcích
Když se kation a anion spojí za účelem vysrážení do soli, počet ekvivalentů pro každý se rovná jeho náboji:
Mg 2+ + 2C - => MgCl 2
Mg 2+ má tedy dva ekvivalenty, zatímco Cl - má pouze jeden. Ale co je normalita MgCl 2 ? Jeho hodnota je relativní, může to být 1 M nebo 2 ∙ M, v závislosti na tom, zda se uvažuje o Mg 2+ nebo Cl -.
V redoxních reakcích
Počet ekvivalentů pro druhy zapojené do redoxních reakcí se rovná počtu elektronů získaných nebo ztracených během nich.
3C 2 O 4 2 + Cr 2 O 7 2- + 14 H + => 2CR 3+ + 6CO 2 + 7H 2 O
Jaká bude normálnost pro C 2 O 4 2- a Cr 2 O 7 2- ? K tomu je třeba vzít v úvahu dílčí reakce, při kterých se elektrony účastní jako reaktanty nebo produkty:
C 2 O 4 2- => 2CO 2 + 2e -
Cr 2 O 7 2- + 14 H + + 6e - => 2CR 3+ + 7H 2 O
Každý C 2 O 4 2- uvolňuje 2 elektrony, a každý Cr 2 O 7 2- přijímá 6 elektronů; a po vyvážení je výsledná chemická rovnice první ze tří.
Takže, normalita pro C 2 O 4 -2- je 2 ∙ M a 6 ∙ M Cr 2 O 7 2- (pamatovat, N = nM).
Reference
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (22. října 2018). Jak vypočítat normálnost (chemie). Obnoveno z: thinkco.com
- Softschools. (2018). Normální vzorec. Obnoveno z: softschools.com
- Harvey D. (26. května 2016). Normálnost. Chemie LibreTexts. Obnoveno z: chem.libretexts.org
- Lic Pilar Rodríguez M. (2002). Chemie: první rok diverzifikace. Fundación Editorial Salesiana, str. 56-58.
- Peter J. Mikulecky, Chris Hren. (2018). Zkoumání ekvivalentů a normality. Chemický sešit pro figuríny. Obnoveno z: dummies.com
- Wikipedia. (2018). Ekvivalentní koncentrace. Obnoveno z: en.wikipedia.org
- Normálnost.. Obnoveno z: fakulty.chemeketa.edu
- Day, R., & Underwood, A. (1986). Kvantitativní analytická chemie (páté vydání). PEARSON Prentice Hall, s. 67, 82.