- Что такое нормальность?
- Формулы
- Эквиваленты
- Примеры
- Кислоты
- H реакция
- Основы
- В реакциях осаждения
- В окислительно-восстановительных реакциях
- Ссылки
Нормальным является мерой концентрации используется все менее часто, в химии растворов. Он указывает, насколько реакционноспособен раствор растворенных веществ, а не насколько высока или разбавлена его концентрация. Выражается в граммах-эквивалентах на литр раствора (экв / л).
В литературе возникло много путаницы и споров относительно термина «эквивалент», поскольку он варьируется и имеет свое собственное значение для всех веществ. Точно так же эквиваленты зависят от рассматриваемой химической реакции; следовательно, нормальность не может использоваться произвольно или глобально.
Источник: Pexels
По этой причине IUPAC посоветовал прекратить использовать его для определения концентраций растворов.
Однако он все еще используется в кислотно-основных реакциях, широко используемых в волюметрии. Отчасти это связано с тем, что, учитывая эквиваленты кислоты или основания, это значительно упрощает вычисления; Более того, кислоты и основания всегда ведут себя одинаково во всех сценариях: они выделяют или принимают ионы водорода, H + .
Что такое нормальность?
Формулы
Хотя нормальность по своему простому определению может вызвать путаницу, короче говоря, это не что иное, как молярность, умноженная на коэффициент эквивалентности:
N = нМ
Где n - коэффициент эквивалентности и зависит от реакционноспособных частиц, а также реакции, в которой они участвуют. Затем, зная его молярность M, его нормальность можно вычислить простым умножением.
Если, с другой стороны, доступна только масса реагента, будет использоваться его эквивалентная масса:
PE = PM / n
Где MW - молекулярная масса. Как только у вас есть ПЭ и масса реагента, просто примените деление, чтобы получить эквиваленты, доступные в реакционной среде:
Eq = г / ПЭ
И, наконец, определение нормальности говорит, что оно выражает грамм-эквиваленты (или эквиваленты) на один литр раствора:
N = г / (ПЭ ∙ В)
Что равно
N = Eq / V
После этих расчетов получается, сколько эквивалентов химически активных частиц приходится на 1 л раствора; или сколько мЭкв на 1 мл раствора.
Эквиваленты
Но каковы эквиваленты? Это части, которые имеют общий набор реактивных частиц. Например, с кислотами и основаниями, что с ними происходит, когда они реагируют? Они выделяют или принимают H + , независимо от того, является ли это гидрокислотой (HCl, HF и т. Д.) Или оксикислотой (H 2 SO 4 , HNO 3 , H 3 PO 4 и т. Д.).
Молярность не определяет количество H, которое кислота имеет в своей структуре, или количество H, которое может принять основание; просто рассмотрите весь набор по молекулярной массе. Однако нормальность учитывает поведение вида и, следовательно, степень реактивности.
Если кислота выделяет H + , молекулярно только основание может принять его; другими словами, эквивалент всегда реагирует с другим эквивалентом (ОН в случае оснований). Точно так же, если один вид отдает электроны, другой вид должен принимать то же количество электронов.
Отсюда происходит упрощение вычислений: зная количество эквивалентов одного вида, можно точно знать, сколько эквивалентов реагирует на другой вид. Тогда как при использовании молей необходимо придерживаться стехиометрических коэффициентов химического уравнения.
Примеры
Кислоты
Начнем с пары HF и H 2 SO 4 , например, чтобы объяснить эквиваленты в их реакции нейтрализации с помощью NaOH:
HF + NaOH => NaF + H 2 O
H 2 SO 4 + 2NaOH => Na 2 SO 4 + 2H 2 O
Для нейтрализации HF необходим один моль NaOH, а для H 2 SO 4 - два моля основания. Это означает, что HF более реактивен, поскольку для его нейтрализации требуется меньшее количество основания. Зачем? Потому что HF имеет 1H (один эквивалент) и H 2 SO 4 2H (два эквивалента).
Важно подчеркнуть, что, хотя HF, HCl, HI и HNO 3 являются «одинаково реактивными» в соответствии с нормой, природа их связей и, следовательно, их сила кислотности совершенно разные.
Итак, зная это, нормальность для любой кислоты можно рассчитать, умножив количество H на ее молярность:
1 ∙ M = N (HF, HCl, CH 3 COOH)
2 ∙ M = N (H 2 SO 4 , H 2 SeO 4 , H 2 S)
H реакция
С H 3 PO 4 у вас есть 3H, и поэтому у него есть три эквивалента. Однако это гораздо более слабая кислота, поэтому она не всегда выделяет весь свой H + .
Кроме того, в присутствии сильного основания не обязательно реагирует весь его H + ; Это означает, что следует обратить внимание на реакцию, в которой вы участвуете:
H 3 PO 4 + 2KOH => K 2 HPO 4 + 2H 2 O
В этом случае количество эквивалентов равно 2, а не 3, так как реагируют только 2H + . Хотя в этой другой реакции:
H 3 PO 4 + 3KOH => K 3 PO 4 + 3H 2 O
Считается, что нормальность H 3 PO 4 в три раза превышает его молярность (N = 3 ∙ M), поскольку на этот раз все ионы водорода вступают в реакцию.
По этой причине недостаточно принять общее правило для всех кислот, но также необходимо точно знать, сколько H + участвует в реакции.
Основы
Очень похожий случай происходит с основаниями. Для следующих трех оснований, нейтрализованных HCl, мы имеем:
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 требует в три раза больше кислоты, чем NaOH; то есть NaOH требуется только треть от количества добавленного основания для нейтрализации Al (OH) 3 .
Следовательно, NaOH более реакционноспособен, поскольку имеет 1OH (один эквивалент); Ba (OH) 2 имеет 2OH (два эквивалента), а Al (OH) 3 - три эквивалента.
Хотя в нем отсутствуют группы ОН, Na 2 CO 3 способен принимать до 2H + и, следовательно, имеет два эквивалента; но если вы принимаете только 1H + , вы участвуете с эквивалентом.
В реакциях осаждения
Когда катион и анион объединяются и осаждаются в соль, количество эквивалентов для каждого равно его заряду:
Mg 2+ + 2Cl - => MgCl 2
Таким образом, у Mg 2+ есть два эквивалента, а у Cl - только один. Но какова нормальность MgCl 2 ? Его значение относительное, оно может составлять 1M или 2 ∙ M, в зависимости от того, рассматривается ли Mg 2+ или Cl - .
В окислительно-восстановительных реакциях
Количество эквивалентов частиц, участвующих в окислительно-восстановительных реакциях, равно количеству электронов, полученных или потерянных в течение того же самого.
3C 2 O 4 2- + Cr 2 O 7 2- + 14H + => 2Cr 3+ + 6CO 2 + 7H 2 O
Что будет нормальным для C 2 O 4 2- и Cr 2 O 7 2- ? Для этого необходимо учитывать парциальные реакции, в которых электроны участвуют в качестве реагентов или продуктов:
C 2 O 4 2- => 2CO 2 + 2e -
Cr 2 O 7 2- + 14H + + 6e - => 2Cr 3+ + 7H 2 O
Каждый C 2 O 4 2- высвобождает 2 электрона, а каждый Cr 2 O 7 2- принимает 6 электронов; и после уравновешивания полученное химическое уравнение является первым из трех.
Итак, нормальность для C 2 O 4 2- равна 2 ∙ M, а для Cr 2 O 7 2- - 6 ∙ M (помните, N = nM).
Ссылки
- Хельменстин, Энн Мари, доктор философии. (22 октября 2018 г.). Как рассчитать нормальность (химия). Получено с: thinkco.com
- Софтшколы. (2018). Формула нормальности. Получено с: softschools.com
- Харви Д. (26 мая 2016 г.). Нормальность. Химия LibreTexts. Получено с: chem.libretexts.org
- Лик Пилар Родригес М. (2002). Химия: первый курс многопрофильного. Fundación Редакционное Салезиана, стр. 56-58.
- Питер Дж. Микулеки, Крис Хрен. (2018). Изучение эквивалентов и нормальности. Учебное пособие по химии для чайников. Получено с: dummies.com
- Wikipedia. (2018). Эквивалентная концентрация. Получено с: en.wikipedia.org
- Нормальность. , Получено с: faculty.chemeketa.edu
- Дэй Р. и Андервуд А. (1986). Количественная аналитическая химия (пятое изд.). ПИРСОН Прентис Холл, стр. 67, 82.