Làm thế nào để tính toán bình thường của một giải pháp

Artículo revisado y aprobado por nuestro equipo editorial, siguiendo los criterios de redacción y edición de YuBrain.


Định mức , được biểu thị bằng chữ N , là một đơn vị nồng độ hóa học biểu thị số đương lượng của chất tan trong mỗi lít dung dịch. Nó được biểu thị bằng đơn vị eq.L -1 hoặc eq/L được đọc là “bình thường” (nghĩa là nồng độ 0,1 eq/L được đọc là 0,1 bình thường). Nó là một đơn vị nồng độ rất hữu ích, hỗ trợ rất nhiều cho các tính toán cân bằng hóa học bất kể thuốc thử nào đang được sử dụng.

Tuy nhiên, nó cũng là một đơn vị nồng độ có thể dẫn đến một chút nhầm lẫn, đặc biệt là vì cùng một dung dịch có thể có nhiều hơn một nồng độ thông thường. Điều này là do khái niệm về số lượng đương lượng phụ thuộc vào chất tan được sử dụng cho mục đích gì hoặc loại phản ứng hóa học mà nó sẽ tham gia.

Các phần sau đây giải thích chi tiết cách tính toán độ chuẩn từ các dữ liệu khác nhau, bao gồm các đơn vị nồng độ khác.

Công thức để tính toán bình thường

Các công thức tính toán quy tắc rất giống với các công thức tính nồng độ mol. Dạng toán học của định nghĩa về tính quy phạm là:

Làm thế nào để tính toán bình thường của một giải pháp

trong đó n eq. chất tan biểu thị số đương lượng chất tan và dung dịch V biểu thị thể tích của dung dịch biểu thị bằng lít. Nếu số lượng đương lượng không được biết trước nhưng khối lượng của chất tan (một tình huống rất phổ biến) thì chúng ta có thể tận dụng thực tế là số lượng đương lượng được tính bằng khối lượng chia cho trọng lượng đương lượng. Thay thế điều này vào công thức trên, bạn nhận được:

Làm thế nào để tính toán bình thường của một giải pháp

Trong đó PE chất tan (khối lượng đương lượng chất tan) biểu thị khối lượng tính bằng gam của 1 đương lượng chất tan.

Trọng lượng tương đương của một chất được tính bằng khối lượng mol của nó chia cho một số nguyên biểu thị số đương lượng cho mỗi mol của chất đó và chúng ta sẽ gọi là ω (chữ cái Hy Lạp omega). Điều đó có nghĩa là:

Cách tính trọng lượng tương đương

Kết hợp phương trình này với phương trình trước, chúng ta nhận được:

Làm thế nào để tính toán bình thường của một giải pháp

Có thể được sử dụng để tính toán tính quy tắc từ khối lượng của chất tan, khối lượng mol của nó (hoặc trọng lượng phân tử, mặc dù nó không hoàn toàn giống nhau) và thể tích của dung dịch. Hơn nữa, người ta cần biết ω đối với chất tan và đây là nguyên nhân chính gây nhầm lẫn về tính quy phạm, vì ω có thể có các giá trị khác nhau đối với cùng một chất tan.

Khái niệm số đương lượng

Chìa khóa để hiểu khái niệm về số lượng đương lượng, và thực sự là lý do mà người ta gọi như vậy là nồng độ hay chuẩn tắc “bình thường”, nằm ở ω. Con số này phụ thuộc vào việc sử dụng chất tan hoặc phản ứng hóa học mà nó sẽ tham gia.

Đối với mỗi loại phản ứng hóa học chính liên quan đến ít nhất hai chất hóa học, chúng ta có thể xác định cái mà chúng ta sẽ gọi là chất phản ứng “Bình thường”, không gì khác hơn là một thuật ngữ chung mà chúng ta sử dụng để xác định chất phản ứng tham gia vào phiên bản đơn giản nhất có thể. của loại phản ứng cụ thể.

Ví dụ : nếu chúng ta đang nói về phản ứng axit-bazơ , trường hợp đơn giản nhất sẽ là trường hợp trong đó bất kỳ axit monoprotic (HA) nào phản ứng với một bazơ đơn chức (B), để tạo ra các cặp liên hợp tương ứng theo phản ứng sau:

phản ứng bazơ axit thông thường

Axit monoprotic HA và bazơ đơn chức B lần lượt là cái mà chúng ta gọi là axit và bazơ thông thường. Điều này có nghĩa là bất kỳ axit nào như HCl hoặc HNO 3 đều là axit bình thường và bất kỳ bazơ nào như NaOH hoặc NH 3 sẽ là một ví dụ về bazơ bình thường.

Nếu bây giờ chúng ta coi một axit như axit sunfuric (H 2 SO 4 ) là axit lưỡng cực, thì phản ứng với bazơ thông thường sẽ là:

Phản ứng của axit lưỡng cực với bazơ thông thường

Như chúng ta có thể thấy, mỗi mol của axit này “tương đương” với 2 mol axit bình thường , vì nó tiêu thụ hai mol bazơ bình thường. Do đó, chúng ta nói rằng số đương lượng trên mỗi mol axit sunfuric là 2 (ω=2 eq/mol). Vì lý do này, dung dịch 0,1 mol H 2 SO 4 tương đương với dung dịch 0,2 mol axit thông thường, vì vậy chúng tôi nói rằng độ chuẩn của dung dịch nói trên là 0,2.

Nói cách khác, chúng ta có thể định nghĩa lại khái niệm về tính quy tắc là nồng độ mol tương đương mà một chất phản ứng bình thường sẽ tham gia vào cùng một loại phản ứng hóa học như chất tan .

Phản ứng axit-bazơ chỉ là một ví dụ về phản ứng hóa học điển hình. Có những phản ứng khác và đối với mỗi phản ứng đó, có một cách cụ thể để xác định chất phản ứng thông thường (nghĩa là xác định ω). Bảng sau đây cho biết cách xác định ω đối với từng loại chất tan, tùy thuộc vào phản ứng mà chất đó sẽ tham gia:

loại phản ứng hóa học loại thuốc thử Số đương lượng trên mỗi mol (ω)
Phản ứng trao đổi chất muối muối ion ω được cho bởi tổng số điện tích dương hoặc âm trong muối trung tính (cả hai số đều giống nhau). Nó được tính bằng cách nhân số lượng cation với điện tích của chúng hoặc số lượng anion với điện tích của chúng.
Phản ứng axit bazơ axit ω được cho bởi số lượng hydro từ bỏ trong phản ứng.
  căn cứ ω được cho bởi số lượng hydro mà nó có thể thu được
phản ứng oxi hóa khử tác nhân oxy hóa ω được cho bởi số lượng electron bị bắt giữ bởi mỗi phân tử chất oxy hóa trong nửa phản ứng khử đã cân bằng.
  chất khử ω được cho bởi số electron mà mỗi phân tử chất khử nhường trong nửa phản ứng oxi hóa cân bằng.
Chất tan không tham gia phản ứng ——- ω có giá trị 1eq/mol

Khi nào thì bình thường được sử dụng?

Tính quy phạm chủ yếu được sử dụng trong các tình huống liên quan đến phản ứng hóa học trong dung dịch, vì chúng tạo điều kiện thuận lợi cho các phép tính cân bằng hóa học mà không cần viết các phản ứng hóa học cân bằng hoặc cân bằng.

Do cách xác định số đương lượng trên mỗi mol, số đương lượng của một chất phản ứng sẽ luôn bằng số đương lượng của chất kia khi chúng phản ứng theo tỷ lệ cân bằng hóa học.

Vì số lượng đương lượng có thể dễ dàng tìm thấy từ tính quy tắc và thể tích dung dịch, nên chúng ta có thể thực hiện các phép tính cân bằng hóa học rất nhanh chóng mà không cần lo lắng về các chi tiết của phản ứng.

Điều này đặc biệt thiết thực trong các phép chuẩn độ hoặc chuẩn độ thể tích, vì, tại điểm tương đương của phép chuẩn độ, sẽ luôn đúng rằng:

điểm tương đương

Và thay thế các giá trị tương đương bằng tích của tính quy tắc theo thể tích, chúng ta thu được:

phương trình chuẩn độ

Làm thế nào để tính toán bình thường của một giải pháp

Cách tính độ chuẩn từ các đơn vị nồng độ khác

Nồng độ mol ban đầu (M)

Chuyển đổi giữa nồng độ mol và tính quy tắc rất dễ dàng, vì số thứ hai luôn là bội số nguyên của số thứ nhất như hình bên dưới:

Cách tính độ chuẩn của dung dịch từ nồng độ mol

Nếu chúng ta biết nồng độ mol của một dung dịch, chúng ta có thể tính toán các quy tắc khác nhau của nó chỉ bằng cách nhân nồng độ mol với số đương lượng tương ứng trên mỗi mol, ω.

Từ phần trăm m/V (%m/V)

Phần trăm khối lượng -thể tích cho biết khối lượng tính bằng gam chất tan có trên 100 mL dung dịch. Khi tính đến điều này, tính quy phạm, về tỷ lệ phần trăm khối lượng, là:

Cách Tính Độ Chuẩn của Dung Dịch Từ Phần Trăm Khối Lượng/Thể Tích

Trong phương trình này, hệ số 10 xuất phát từ hệ số chuyển đổi từ mL sang L (1000) và 100% từ công thức phần trăm. Để đảm bảo tính nhất quán của đơn vị, tỷ lệ phần trăm phải được cung cấp đơn vị g/mL và hệ số 10 phải được cung cấp ml/L.

Từ phần trăm m/m (%m/m)

Sự khác biệt duy nhất giữa việc chuyển đổi %m/V thành quy tắc và chuyển đổi %m/m là bạn phải nhân với mật độ của dung dịch để có thể chuyển đổi 100 g dung dịch (của %m/m) thành âm lượng. Sau khi sắp xếp lại phương trình và thực hiện tất cả các phép biến đổi, công thức vẫn là:

Cách Tính Độ Chuẩn của Dung dịch từ Phần trăm Khối lượng/Khối lượng

trong đó tất cả các yếu tố có cùng ý nghĩa như trước và dung dịch d là mật độ của dung dịch tính bằng g/mL.

Các bước để tính toán bình thường

Bước 1: Lấy dữ liệu cần thiết

Trong bước này, chúng tôi phân tích dữ liệu chúng tôi có về dung dịch, chất tan hoặc dung môi. Điều này có thể bao gồm khối lượng, số đương lượng, thể tích, mật độ hoặc các đơn vị nồng độ khác.

Bước 2: Chọn công thức phù hợp

Khi chúng tôi biết chúng tôi có dữ liệu gì, chúng tôi có thể chọn công thức nào chúng tôi sẽ sử dụng. Ví dụ: nếu chúng ta biết thể tích của dung dịch và số lượng đương lượng, chúng ta sẽ sử dụng công thức trước đây, nhưng nếu chúng ta biết tỷ lệ phần trăm m/m và mật độ, chúng ta sẽ sử dụng công thức sau.

Bước 3: Phân tích chất tan để xác định ω

Điều này trước tiên liên quan đến việc xác định loại phản ứng mà chất tan sẽ tham gia để xem liệu nó sẽ được chỉ định ω là muối, axit, bazơ hay chất oxi hóa hay chất khử. Có những trường hợp trong đó cùng một hợp chất có thể phản ứng theo những cách khác nhau. Ví dụ, kali dicromat (K 2 Cr 2 O 7 ) vừa là muối bazơ vừa là chất oxi hóa, vì vậy nó có thể được chỉ định ω như thể nó là bazơ, muối hoặc chất oxi hóa.

MẸO: Nếu bạn không có thông tin về tác dụng của nó, nguyên tắc chung là muối luôn được coi là muối, ngay cả khi chúng là axit, bazơ, chất oxy hóa hoặc chất khử. Tương tự với các chất tan phân tử (không ion), trong trường hợp đó ω=1 được lấy.

Bước 4: Áp dụng công thức

Có ω và tất cả các thông tin khác, tất cả những gì còn lại là áp dụng công thức. Chi tiết duy nhất cần tính đến là chúng tôi phải đảm bảo rằng chúng tôi có tất cả các biến theo đúng đơn vị để tính toán của chúng tôi nhất quán.

Ví dụ về tính toán quy tắc

ví dụ 1

Xác định độ chuẩn của dung dịch được chuẩn bị bằng cách hòa tan 350 mg natri sulfat (Na 2 SO 4 ) trong 150 mL dung dịch.

GIẢI PHÁP:

Bước 1 và 2: Trong trường hợp này ta có khối lượng chất tan (350mg) và thể tích dung dịch (150mL) nên sẽ dùng phương trình 3:

Ví dụ về tính toán bình thường của một giải pháp

Ngoài ra, sử dụng khối lượng nguyên tử của natri, lưu huỳnh và oxy, khối lượng mol của muối được xác định là 142 g/mol.

Bước 3: Natri sunfat là muối được tạo thành từ hai cation Na + và một anion SO 4 2- . Do đó, ω trong trường hợp này có giá trị 2x(1)=1x(2)=2 eq/mol.

Bước 4: Cuối cùng, dữ liệu được thay thế, các phép biến đổi sang gam và lít được thực hiện và tính quy tắc:

Ví dụ về tính toán bình thường của một giải pháp

Do đó, dung dịch có nồng độ natri sulfat bình thường là 0,0329.

ví dụ 2

Xác định độ chuẩn của dung dịch được chuẩn bị bằng cách pha loãng 10 mL dung dịch axit photphoric đậm đặc 25% m/v thành thể tích cuối cùng là 250 mL.

GIẢI PHÁP:

Bước 1 và 2: Trong trường hợp này, bạn bắt đầu với dung dịch đậm đặc được pha loãng. Ta có thể tính độ chuẩn của dung dịch đầu rồi mới tính độ chuẩn của dung dịch đã pha loãng, hoặc tiến hành pha loãng trước rồi chuyển về độ chuẩn sau. Trong ví dụ này, chúng tôi sẽ làm theo cách thứ hai.

Vì là dung dịch pha loãng nên công thức pha loãng được áp dụng, đó là:

Ví dụ về tính toán bình thường của một giải pháp

Từ đó nồng độ của dung dịch pha loãng được làm sạch, đó là điều mà chúng tôi quan tâm:

Ví dụ về tính toán bình thường của một giải pháp

Chúng ta cũng cần khối lượng mol của chất tan (H 3 PO 4 ) là 98,0 g/mol. Với những điều này, chúng ta có thể tính toán tính quy tắc bằng cách sử dụng công thức của phương trình 5:

Ví dụ về tính toán bình thường của một giải pháp

Bước 3: Axit photphoric là một axit, vì vậy ω được cho bởi số lượng proton có thể ion hóa mà nó chứa. Vì nó là axit triprotic nên ω=3 eq/mol.

Bước 4: Ta áp dụng công thức:

Ví dụ về tính toán bình thường của một giải pháp

Do đó, dung dịch pha loãng có nồng độ axit photphoric bình thường là 0,306.

ví dụ 3

Xác định độ chuẩn của dung dịch chứa 0,05 mol ion Ca 2+ .

GIẢI PHÁP:

Đây là một trường hợp cụ thể và khá phổ biến, vì nhiều khi điều quan trọng là nồng độ của một ion cụ thể chứ không phải nồng độ của một loại muối hoàn chỉnh. Khi điều này xảy ra, mọi thứ được thực hiện theo cùng một cách, ngoại trừ số đương lượng trên mỗi mol đơn giản được coi là điện tích của ion, trong trường hợp này là 2.

Vì trong trường hợp này, số mol đã biết, nên chúng tôi sử dụng phương trình 4:

Ví dụ về tính toán bình thường của một giải pháp

Cuối cùng, dung dịch có nồng độ ion canxi bình thường là 0,1.

Người giới thiệu

Chang, R., & Goldsby, K. (2013). Hóa học (tái bản lần thứ 11). McGraw-Hill Interamericana de España SL

tính bình thường . (2020, ngày 12 tháng 6). Máy chủ Alicante. https://glosarios.servidor-alicante.com/quimica/normalidad

quimicas.net. (n.d.). Ví dụ về tính bình thường . https://www.quimicas.net/2015/05/ejemplos-de-normalidad.html

UNAM CCH “Đông.” (2019, ngày 23 tháng 9). Nồng độ bình thường . Trình chiếu. https://es.slideshare.net/Amon_Ra_C/normal-concentration

-Quảng cáo-

Israel Parada (Licentiate,Professor ULA)
Israel Parada (Licentiate,Professor ULA)
(Licenciado en Química) - AUTOR. Profesor universitario de Química. Divulgador científico.

Artículos relacionados