Tabla de Contenidos
W chemii powszechna jest praca z różnymi jednostkami stężenia, a moralność i normalność to dwie najczęściej używane jednostki. Z jednej strony molarność jest chemiczną jednostką stężenia, która wskazuje liczbę moli substancji rozpuszczonej w każdym litrze roztworu . Z drugiej strony normalność jest również jednostką stężenia chemicznego , ale wyrażoną liczbą równoważników substancji rozpuszczonej w litrze roztworu .
Chociaż może się to nie wydawać, normalność i molarność są ze sobą ściśle powiązane, ponieważ liczba moli i równoważników również. Istnieje jednak szereg bardzo ważnych różnic, które sprawiają, że każde urządzenie jest bardziej praktyczne lub przydatne w różnych zastosowaniach. Z tego powodu w tym artykule omówiona zostanie różnica między molowością a normalnością, do czego służy każda z tych jednostek stężenia, jak są obliczane, jak konwertować z jednej jednostki stężenia na drugą iw jakich sytuacjach wygodniejsze w użyciu jednego lub drugiego.
molarność
Jak wspomniano na początku, molowość jest chemiczną jednostką stężenia, w której ilość substancji rozpuszczonej wyrażana jest liczbą moli i objętością roztworu w litrach. Jest to jedna z najczęściej używanych jednostek stężenia, ponieważ pozwala bardzo łatwo i szybko poznać ilość substancji rozpuszczonej obecnej w dowolnej objętości roztworu.
Molarność wyrażana jest w jednostkach mol/l, co często jest odczytywane jako „molarny”. Tak więc stężenie 0,5 mol/l jest zwykle odczytywane jako 0,5 molowe.
Wzory do obliczania molowości
Wzór określający molarność to:
gdzie n substancja rozpuszczona reprezentuje liczbę moli substancji rozpuszczonej, a V roztwór reprezentuje objętość roztworu wyrażoną w litrach. Jednak bardzo często zastępuje się liczbę moli jej wzorem, który jest dany przez masę podzieloną przez masę molową substancji rozpuszczonej, otrzymując następujący wzór:
Kiedy należy stosować molarność?
Molarność jest uniwersalną jednostką stężenia, co oznacza, że sprawdza się w prawie każdej sytuacji związanej z roztworami, o ile nie występują duże zmiany temperatury.
To ostatnie jest spowodowane tym, że temperatura może wpływać na objętość roztworu, powodując, że molarność, która zależy od objętości, również zmienia się wraz z temperaturą. W takich przypadkach korzystne jest użycie innej jednostki stężenia wyrażonej jako masa lub ilość materii, takiej jak molalność lub ułamki molowe.
Normalna
Normalność jest również jednostką stężenia chemicznego. Główna różnica między normalnością a molarnością polega na tym, że ta pierwsza wyraża ilość substancji rozpuszczonej w postaci liczby równoważników zamiast moli.
Duży problem z normalnością dla większości ludzi polega na tym, że w przeciwieństwie do molarności, ten sam roztwór może mieć więcej niż jedną normalność, ponieważ pojęcie liczby równoważników zależy od tego, do czego i w jaki sposób użyto substancji rozpuszczonej. będzie w nim uczestniczyć.
Wzory do obliczania normalności
Wzory do obliczania normalności są bardzo podobne do tych dla molarności. Matematyczna postać definicji normalności to:
gdzie n równ. substancja rozpuszczona reprezentuje liczbę równoważników substancji rozpuszczonej, a V roztwór reprezentuje objętość roztworu wyrażoną w litrach. Aby obliczyć normalność na podstawie masy substancji rozpuszczonej, istnieje również wzór podobny do wzoru na molowość:
Gdzie substancja rozpuszczona PE (równoważnik masy substancji rozpuszczonej) oznacza wagę w gramach 1 równoważnika substancji rozpuszczonej. Daje to masę molową podzieloną przez liczbę całkowitą reprezentującą liczbę równoważników na mol substancji, którą nazwiemy ω (grecka litera omega), aby uniknąć pomylenia jej z rzeczywistą liczbą równoważników (n eq ) .
Łącząc to równanie z poprzednim, otrzymujemy:
Pojęcie liczby odpowiedników
Klucz do zrozumienia pojęcia liczby równoważników, a właściwie powodu, dla którego tak zwana jest „normalna” koncentracja lub normalność, leży w ω. Liczba ta zależy od zastosowania substancji rozpuszczonej lub reakcji chemicznej, w której będzie uczestniczyć.
Dla każdego typu głównej reakcji chemicznej, w której biorą udział co najmniej dwie substancje chemiczne, możemy zdefiniować to, co będziemy nazywać „normalnym” reagentem, co jest niczym innym jak ogólnym terminem, którego używamy do identyfikacji reagenta biorącego udział w najprostszej możliwej wersji typu konkretnej reakcji.
Na przykład , jeśli mówimy o reakcji kwas-zasada , najprostszym przypadkiem byłby taki, w którym dowolny kwas jednoprotonowy (HA) reaguje z jednozasadową zasadą (B), dając odpowiednie pary koniugatów:
Kwas monoprotonowy HA i zasada jednozasadowa B są tym, co nazwalibyśmy odpowiednio normalnym kwasem i zasadą. Oznacza to, że każdy kwas, taki jak HCl lub HNO 3 , jest normalnym kwasem, a każda zasada, taka jak NaOH lub NH 3 , byłaby przykładem normalnej zasady.
Jeśli teraz weźmiemy pod uwagę kwas, taki jak kwas siarkowy (H 2 SO 4 ), który jest diprotyczny, reakcja z normalną zasadą wyglądałaby następująco:
Jak widać, każdy mol tego kwasu jest „równoważny” 2 molom normalnego kwasu . Dlatego mówimy, że liczba równoważników na mol kwasu siarkowego wynosi 2. Z tego powodu 0,1 molowy roztwór H 2 SO 4 jest równoważny 0,2 molowego roztworu normalnego kwasu, więc mówimy, że normalność takiego rozwiązaniem jest 0,2.
Innymi słowy, możemy przedefiniować pojęcie normalności jako stężenie molowe, w którym normalny reagent uczestniczyłby w reakcji chemicznej tego samego typu co substancja rozpuszczona .
Poniższa tabela pokazuje, jak określa się ω dla każdego rodzaju substancji rozpuszczonej, w zależności od reakcji, w której będzie ona uczestniczyć:
| rodzaj reakcji chemicznej | typ odczynnika | Liczba równoważników na mol (ω) |
| Reakcje z udziałem soli | Ty wyjdź | ω jest podane przez całkowitą liczbę ładunków dodatnich lub ujemnych w soli obojętnej (obie liczby są takie same). Oblicza się go mnożąc liczbę kationów przez ich ładunek lub liczbę anionów przez ich ładunek. |
| Reakcje kwasowo-zasadowe | kwasy | ω jest określone przez liczbę wodorów, które ustępują w reakcji. |
| Bazy | ω jest podane przez liczbę wodorów, które może wychwycić | |
| Reakcje redoks | Środek utleniający | ω jest określone przez liczbę elektronów wychwyconych przez każdą cząsteczkę utleniacza w zrównoważonej połówkowej reakcji redukcji. |
| Środek redukujący | ω jest określone przez liczbę elektronów oddanych przez każdą cząsteczkę środka redukującego w zrównoważonej połówkowej reakcji utleniania. | |
| Substancje rozpuszczone, które nie biorą udziału w reakcjach | ——- | ω jest warte 1 eq/mol |
Kiedy należy używać normalności?
W przeciwieństwie do molarności, która jest często używana w dowolnym kontekście, normalność jest używana głównie w sytuacjach związanych z reakcjami chemicznymi w roztworze, ponieważ ułatwiają obliczenia stechiometryczne bez konieczności zapisywania zrównoważonych lub dostosowanych reakcji chemicznych.
Ze względu na sposób definiowania liczby równoważników na mol, liczba równoważników jednego reagenta zawsze będzie równa liczbie równoważników drugiego, gdy reagują one w stosunkach stechiometrycznych. Ponieważ liczbę równoważników można łatwo znaleźć na podstawie normalności i objętości roztworu, możemy bardzo szybko przeprowadzić obliczenia stechiometryczne, nie martwiąc się o szczegóły reakcji.
Jest to szczególnie praktyczne w przypadku miareczkowania wolumetrycznego lub miareczkowania, ponieważ w punkcie równoważnikowym miareczkowania zawsze będzie prawdą, że:
A zastępując równoważniki iloczynem normalności przez objętość, otrzymujemy:
Coś podobnego można zrobić z molarnością, ale nieuchronnie wymaga to napisania równania chemicznego i dostosowania go w celu uzyskania niezbędnych stosunków stechiometrycznych.
Konwersja między molarnością a normalnością
Konwersja między molarnością a normalnością jest bardzo łatwa, ponieważ druga jest zawsze całkowitą wielokrotnością pierwszej, jak pokazano poniżej:
Jeśli znamy molarność roztworu, możemy obliczyć jego różne normalności, po prostu mnożąc molowość przez odpowiednią liczbę równoważników na mol, ω.
Bibliografia
https://www.significados.com/concentracion-quimica/
