NORMALITET (KEMI): HVAD DEN BESTÅR AF OG EKSEMPLER - KEMI

Det normale er et mål på koncentration, der bliver stadig mindre hyppigt anvendt i opløsningskemi. Det angiver, hvor reaktiv opløsningen af den opløste art er snarere end hvor høj eller fortynd dens koncentration er. Det udtrykkes som gramækvivalenter pr. Liter opløsning (ækv / l).

Meget forvirring og debat er opstået i litteraturen om udtrykket 'ækvivalent', da det varierer og har sin egen værdi for alle stoffer. Ligeledes afhænger ækvivalenterne af den kemiske reaktion, der overvejes; Normalitet kan derfor ikke anvendes vilkårligt eller globalt.

Kilde: Pexels

Af denne grund har IUPAC rådet til at stoppe med at bruge det til at udtrykke koncentrationer af opløsninger.

Imidlertid anvendes det stadig i syre-base-reaktioner, der i vid udstrækning bruges i volumetri. Dette skyldes delvist, at det betragtning af ækvivalenterne til en syre eller en base gør beregningerne meget lettere; Derudover opfører syrer og baser sig altid på samme måde mod alle scenarier: de frigiver eller accepterer brintioner, H ⁺.

Hvad er normalitet?

formler

Selvom normalitet ved sin blotte definition kan skabe forvirring, er det kort sagt intet andet end molaritet ganget med en ækvivalensfaktor:

N = nM

Hvor n er ækvivalensfaktoren og afhænger af den reaktive art, såvel som den reaktion, den deltager i. Når man kender dens molaritet, M, kan dens normalitet derefter beregnes ved simpel multiplikation.

Hvis derimod kun reagensets masse er tilgængelig, vil dens ækvivalente vægt blive brugt:

PE = PM / n

Hvor MW er molekylvægten. Når du har PE, og reaktantens masse, skal du bare anvende en opdeling for at få de tilgængelige ækvivalenter i reaktionsmediet:

Ækv. = G / PE

Og endelig siger definitionen af normalitet, at den udtrykker gramækvivalenter (eller ækvivalenter) pr. Liter opløsning:

N = g / (PE ∙ V)

Hvad er lig med

N = Æg / V

Efter disse beregninger opnås det, hvor mange ækvivalenter den reaktive art har pr. 1 opløsning; eller, hvor mange mEq er der pr. 1 ml opløsning.

Ækvivalens

Men hvad er ækvivalenterne? Det er de dele, der har fælles et sæt reaktive arter. Hvad sker der for eksempel med syrer og baser, når de reagerer? De frigiver eller acceptere H ⁺, uanset om det er en hydracid (HCl, HF, etc.) eller en oxacid (H ₂ SO ₄, HNO ₃, H ₃ PO ₄, etc.).

Molaritet skelner ikke antallet af H, som syren har i sin struktur, eller den mængde H, som en base kan acceptere; bare overveje hele sættet i molekylvægt. Normalitet tager dog højde for, hvordan arten opfører sig, og derfor graden af reaktivitet.

Hvis en syre frigiver en H ⁺, kan molekylært kun en base acceptere den; med andre ord, en ækvivalent reagerer altid med et andet ækvivalent (OH, i tilfælde af baser). Ligeledes, hvis en art donerer elektroner, skal en anden art acceptere det samme antal elektroner.

Herfra kommer forenkling af beregningerne: at kende antallet af ækvivalenter af en art, det vides nøjagtigt, hvor mange er ækvivalenterne, der reagerer fra den anden art. Mens du bruger mol, skal du overholde de støkiometriske koefficienter for den kemiske ligning.

eksempler

syrer

Startende med parret HF og H ₂ SO ₄, for eksempel for at forklare ækvivalenter i deres neutralisering reaktion med NaOH:

HF + NaOH => NaF + H ₂ O

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

For at neutralisere HF er der behov for et mol NaOH, mens H ₂ SO ₄ kræver to mol base. Dette betyder, at HF er mere reaktiv, da den har brug for en mindre mængde base for dens neutralisering. Hvorfor? Fordi HF har 1H (én ækvivalent) og H ₂ SO ₄ 2H (to ækvivalenter).

Det er vigtigt at understrege, at selv om HF, HCl, HI og HNO ₃ er "lige så reaktive" i henhold til normalitet, er arten af deres bindinger og derfor deres surhedsstyrke totalt forskellige.

Når man ved dette, kan normaliteten for enhver syre beregnes ved at multiplicere antallet af H med dens molaritet:

1 ∙ M = N (HF, HCI, CH ₃ COOH)

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

H-reaktion

Med H ₃ PO _{4 har} du 3H, og derfor har den tre ækvivalenter. Det er dog en meget svagere syre, så den frigiver ikke altid alle dens H ⁺.

Endvidere reagerer ikke alle dens H ⁺ i nærvær af en stærk base nødvendigvis; Dette betyder, at man skal være opmærksom på den reaktion, hvor du deltager:

H ₃ PO ₄ + 2KOH => K ₂ HPO ₄ + 2H ₂ O

I dette tilfælde er antallet af ækvivalenter lig med 2 og ikke 3, da kun 2H ⁺ reagerer. Mens i denne anden reaktion:

H ₃ PO ₄ + 3 KOH => K ₃ PO ₄ + 3 H ₂ O

Det anses, at normaliteten af H ₃ PO ₄ er tre gange dens molaritet (N = 3 ∙ M), da dette tidspunkt alle dens hydrogenioner reagere.

Af denne grund er det ikke nok at antage en generel regel for alle syrer, men det skal også være nøjagtigt vide, hvor mange H ^{+ der} deltager i reaktionen.

baser

Et meget lignende tilfælde forekommer med baserne. For de følgende tre baser neutraliseret med HCI har vi:

NaOH + HCI => NaCl + H ₂ O

Ba (OH) ₂ + 2 HCI => BaCh ₂ + 2H ₂ O

AI (OH) ₃ + 3HCl => AICI ₃ + 3H ₂ O

Al (OH) _{3 har} brug for tre gange mere syre end NaOH; det vil sige, at NaOH kun har brug for en tredjedel af mængden af tilsat base for at neutralisere Al (OH) ₃.

Derfor er NaOH mere reaktiv, da den har 1OH (en ækvivalent); Ba (OH) ₂ har 2OH (to ækvivalenter), og Al (OH) ₃ tre ækvivalenter.

Selvom det mangler OH-grupper, Na ₂ CO ₃ kan acceptere op til 2H ⁺, og har derfor to ækvivalenter; men hvis du kun accepterer 1H ⁺, deltager du med et ækvivalent.

I nedbørreaktioner

Når en kation og anion går sammen for at udfælde i et salt, er antallet af ækvivalenter for hver lig med dens ladning:

Mg ²⁺ + 2Cl ^- => MgC ₂

Således har Mg ²⁺ to ækvivalenter, mens Cl ^- kun har en. Men hvad er normaliteten af MgCl ₂ ? Dets værdi er relativ, det kan være 1M eller 2 ∙ M, afhængigt af om Mg ²⁺ eller Cl ^{- betragtes}.

Ved redoxreaktioner

Antallet af ækvivalenter for de arter, der er involveret i redoxreaktioner, er lig med antallet af elektroner, der er opnået eller mistet i løbet af det samme.

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

Hvad vil være normaliteten for C ₂ O ₄ ^2- og Cr ₂ O ₇ ^2- ? Til dette skal de partielle reaktioner, hvor elektroner deltager som reaktanter eller produkter, tages i betragtning:

C ₂ O ₄ ^2- => 2 CO ₂ + 2e ^-

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

Hver C ₂ O ₄ ^2- frigiver 2 elektroner, og hver Cr ₂ O ₇ ^2- accepterer 6 elektroner; og efter afbalancering er den resulterende kemiske ligning den første af de tre.

Så normalitet for C ₂ O ₄ ^2- er 2 ∙ M, og 6 ∙ M for Cr ₂ O ₇ ^2- (husk, N = nM).

Referencer

Helmenstine, Anne Marie, ph.d. (22. oktober 2018). Sådan beregnes normalitet (kemi). Gendannes fra: thoughtco.com
Softschools. (2018). Normalitetsformel. Gendannes fra: softschools.com
Harvey D. (26. maj 2016). Normalitet. Kemi LibreTexts. Gendannes fra: chem.libretexts.org
Lic Pilar Rodríguez M. (2002). Kemi: første diversificerede år. Fundación Editorial Salesiana, s 56-58.
Peter J. Mikulecky, Chris Hren. (2018). Undersøgelse af ækvivalenter og normalitet. Kemi Arbejdsbog til dummies. Gendannes fra: dummies.com
Wikipedia. (2018). Ækvivalent koncentration. Gendannet fra: en.wikipedia.org
Normalitet.. Gendannes fra: fakultet.chemeketa.edu
Day, R., & Underwood, A. (1986). Kvantitativ analytisk kemi (femte udgave). PEARSON Prentice Hall, s. 67, 82.

NORMALITET (KEMI): HVAD DEN BESTÅR AF OG EKSEMPLER - KEMI - 2025