NORMALITÀ (CHIMICA): IN COSA CONSISTE ED ESEMPI - CHIMICA - 2025

Il normale è una misura della concentrazione usata sempre meno frequentemente, nella chimica delle soluzioni. Indica quanto è reattiva la soluzione della specie disciolta, piuttosto che quanto è alta o diluita la sua concentrazione. È espresso come grammi equivalenti per litro di soluzione (Eq / L).

Molta confusione e dibattito sono sorti in letteratura riguardo al termine "equivalente", poiché varia e ha un proprio valore per tutte le sostanze. Allo stesso modo, gli equivalenti dipendono dalla reazione chimica considerata; pertanto, la normalità non può essere utilizzata arbitrariamente o globalmente.

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Per questo motivo, la IUPAC ha consigliato di smettere di usarlo per esprimere concentrazioni di soluzioni.

Tuttavia, è ancora utilizzato nelle reazioni acido-base, ampiamente utilizzato in volumetria. Questo in parte perché, considerando gli equivalenti di un acido o di una base, rende i calcoli molto più facili; Inoltre, acidi e basi si comportano sempre allo stesso modo contro tutti gli scenari: rilasciano o accettano ioni idrogeno, H ⁺ .

Cos'è la normalità?

formule

Sebbene la normalità per la sua semplice definizione possa generare confusione, in breve, non è altro che molarità moltiplicata per un fattore di equivalenza:

N = nM

Dove n è il fattore di equivalenza e dipende dalla specie reattiva, nonché dalla reazione a cui partecipa. Quindi, conoscendo la sua molarità, M, la sua normalità può essere calcolata mediante semplice moltiplicazione.

Se invece è disponibile solo la massa del reagente, verrà utilizzato il suo peso equivalente:

PE = PM / n

Dove MW è il peso molecolare. Una volta ottenuto il PE e la massa del reagente, basta applicare una divisione per ottenere gli equivalenti disponibili nel mezzo di reazione:

Eq = g / PE

Infine, la definizione di normalità dice che esprime i grammi equivalenti (o equivalenti) per un litro di soluzione:

N = g / (PE ∙ V)

Cosa è uguale a

N = Eq / V

Dopo questi calcoli, si ottiene quanti equivalenti ha la specie reattiva per 1L di soluzione; oppure quanti mEq ci sono per 1 ml di soluzione.

Equivalenti

Ma quali sono gli equivalenti? Sono le parti che hanno in comune un insieme di specie reattive. Ad esempio, agli acidi e alle basi, cosa succede loro quando reagiscono? Rilasciano o accettano H ⁺ , indipendentemente dal fatto che sia un idracido (HCl, HF, ecc.) O un ossacido (H ₂ SO ₄ , HNO ₃ , H ₃ PO ₄ , ecc.).

La molarità non discrimina il numero di H che l'acido ha nella sua struttura, o la quantità di H che una base può accettare; basta considerare l'intero insieme in peso molecolare. Tuttavia, la normalità tiene conto di come si comportano le specie e, quindi, del grado di reattività.

Se un acido rilascia un H ⁺ , molecolarmente solo una base può accettarlo; in altre parole, un equivalente reagisce sempre con un altro equivalente (OH, nel caso delle basi). Allo stesso modo, se una specie dona elettroni, un'altra specie deve accettare lo stesso numero di elettroni.

Da qui nasce la semplificazione dei calcoli: conoscendo il numero di equivalenti di una specie, si sa esattamente quanti sono gli equivalenti che reagiscono dall'altra specie. Considerando che con l'uso delle talpe, è necessario rispettare i coefficienti stechiometrici dell'equazione chimica.

Esempi

Acidi

Partendo dalla coppia HF e H ₂ SO ₄ , ad esempio, per spiegare gli equivalenti nella loro reazione di neutralizzazione con NaOH:

HF + NaOH => NaF + H ₂ O

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

Per neutralizzare l'HF, è necessaria una mole di NaOH, mentre H ₂ SO ₄ richiede due moli di base. Ciò significa che l'HF è più reattivo poiché necessita di una quantità minore di base per la sua neutralizzazione. Perché? Perché HF ha 1H (un equivalente) e H ₂ SO ₄ 2H (due equivalenti).

È importante sottolineare che, sebbene HF, HCl, HI e HNO ₃ siano "ugualmente reattivi" secondo la normalità, la natura dei loro legami e, quindi, la loro forza di acidità, sono totalmente differenti.

Quindi, sapendo questo, la normalità per qualsiasi acido può essere calcolata moltiplicando il numero di H per la sua molarità:

1 ∙ M = N (HF, HCl, CH ₃ COOH)

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

Reazione H.

Con H ₃ PO ₄ hai 3H, e quindi ha tre equivalenti. Tuttavia, è un acido molto più debole, quindi non rilascia sempre tutto il suo H ⁺ .

Inoltre, in presenza di una base forte non tutto il suo H ⁺ reagisce necessariamente ; Ciò significa che è necessario prestare attenzione alla reazione a cui stai partecipando:

H ₃ PO ₄ + 2KOH => K ₂ HPO ₄ + 2H ₂ O

In questo caso, il numero di equivalenti è uguale a 2 e non a 3, poiché solo 2H ⁺ reagisce . Mentre in quest'altra reazione:

H ₃ PO ₄ + 3KOH => K ₃ PO ₄ + 3H ₂ O

Si ritiene che la normalità di H ₃ PO ₄ sia tre volte la sua molarità (N = 3 ∙ M), poiché questa volta reagiscono tutti i suoi ioni idrogeno.

Per questo motivo, non è sufficiente assumere una regola generale per tutti gli acidi, ma bisogna anche sapere esattamente quanti H ⁺ partecipano alla reazione.

Basi

Un caso molto simile si verifica con le basi. Per le seguenti tre basi neutralizzate con HCl abbiamo:

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 ha} bisogno di tre volte più acido del NaOH; cioè, il NaOH necessita solo di un terzo della quantità di base aggiunta per neutralizzare l'Al (OH) ₃ .

Pertanto, NaOH è più reattivo, poiché ha 1OH (un equivalente); Ba (OH) ₂ ha 2OH (due equivalenti) e Al (OH) ₃ tre equivalenti.

Sebbene manchi di gruppi OH, Na ₂ CO ₃ è in grado di accettare fino a 2H ⁺ e quindi ha due equivalenti; ma se accetti solo 1H ⁺ , allora partecipi con un equivalente.

Nelle reazioni di precipitazione

Quando un catione e un anione si uniscono per precipitare in un sale, il numero di equivalenti per ciascuno è uguale alla sua carica:

Mg ²⁺ + 2Cl ^- => MgCl ₂

Pertanto, Mg ²⁺ ha due equivalenti, mentre Cl ^{- ne} ha solo uno. Ma qual è la normalità di MgCl ₂ ? Il suo valore è relativo, può essere 1M o 2 ∙ M, a seconda che si consideri Mg ²⁺ o Cl ^- .

Nelle reazioni redox

Il numero di equivalenti per le specie coinvolte nelle reazioni redox è uguale al numero di elettroni guadagnati o persi durante la stessa.

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

Quale sarà la normalità per C ₂ O ₄ ^2- e Cr ₂ O ₇ ^2- ? Per questo, devono essere prese in considerazione le reazioni parziali in cui gli elettroni partecipano come reagenti o prodotti:

C ₂ O ₄ ^2- => 2CO ₂ + 2e ^-

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

Ogni C ₂ O ₄ ^2- rilascia 2 elettroni e ogni Cr ₂ O ₇ ^2- accetta 6 elettroni; e dopo il bilanciamento, l'equazione chimica risultante è la prima delle tre.

Quindi, la normalità per C ₂ O ₄ ^2- è 2 ∙ M e 6 ∙ M per Cr ₂ O ₇ ^2- (ricorda, N = nM).

Riferimenti

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