NORMALITÄT (CHEMIE): WORAUS SIE BESTEHT UND BEISPIELE - CHEMIE - 2025

Das Normal ist ein Maß für die Konzentration, das in der Lösungschemie immer seltener verwendet wird. Es zeigt an, wie reaktiv die Lösung der gelösten Spezies ist und nicht wie hoch oder verdünnt ihre Konzentration ist. Sie wird als Grammäquivalente pro Liter Lösung (Gl. / L) ausgedrückt.

In der Literatur ist viel Verwirrung und Debatte über den Begriff „Äquivalent“ aufgetreten, da er variiert und für alle Substanzen einen eigenen Wert hat. Ebenso hängen die Äquivalente von der chemischen Reaktion ab, die in Betracht gezogen wird; Daher kann Normalität nicht willkürlich oder global verwendet werden.

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Aus diesem Grund hat die IUPAC empfohlen, die Verwendung zum Ausdrücken von Lösungskonzentrationen einzustellen.

Es wird jedoch immer noch in Säure-Base-Reaktionen verwendet, die in der Volumetrie weit verbreitet sind. Dies liegt zum Teil daran, dass die Berechnungen unter Berücksichtigung der Äquivalente einer Säure oder Base viel einfacher sind. Darüber hinaus verhalten sich Säuren und Basen in allen Szenarien immer gleich: Sie setzen Wasserstoffionen H ⁺ frei oder akzeptieren sie .

Was ist Normalität?

Formeln

Obwohl Normalität durch ihre bloße Definition Verwirrung stiften kann, ist sie nichts anderes als Molarität multipliziert mit einem Äquivalenzfaktor:

N = nM

Wobei n der Äquivalenzfaktor ist und von der reaktiven Spezies sowie der Reaktion abhängt, an der es beteiligt ist. Wenn man dann seine Molarität M kennt, kann seine Normalität durch einfache Multiplikation berechnet werden.

Wenn andererseits nur die Masse des Reagenz verfügbar ist, wird sein Äquivalentgewicht verwendet:

PE = PM / n

Wobei MW das Molekulargewicht ist. Sobald Sie PE und die Masse des Reaktanten haben, wenden Sie einfach eine Division an, um die im Reaktionsmedium verfügbaren Äquivalente zu erhalten:

Gleichung = g / PE

Und schließlich besagt die Definition von Normalität, dass sie die Grammäquivalente (oder Äquivalente) pro Liter Lösung ausdrückt:

N = g / (PE ≤ V)

Was ist gleich

N = Gl. / V.

Nach diesen Berechnungen wird erhalten, wie viele Äquivalente die reaktive Spezies pro 1 l Lösung hat; oder wie viele mEq gibt es pro 1 ml Lösung.

Äquivalente

Aber was sind die Äquivalente? Sie sind die Teile, die eine Reihe reaktiver Spezies gemeinsam haben. Was passiert zum Beispiel mit Säuren und Basen, wenn sie reagieren? Sie setzen H ⁺ frei oder akzeptieren es , unabhängig davon, ob es sich um ein Hydracid (HCl, HF usw.) oder ein Oxacid (H ₂ SO ₄ , HNO ₃ , H ₃ PO ₄ usw.) handelt.

Die Molarität unterscheidet nicht die Anzahl von H, die die Säure in ihrer Struktur hat, oder die Menge an H, die eine Base aufnehmen kann; Betrachten Sie einfach den gesamten Satz im Molekulargewicht. Die Normalität berücksichtigt jedoch das Verhalten der Spezies und damit den Grad der Reaktivität.

Wenn eine Säure ein H ⁺ freisetzt , kann es molekular nur eine Base akzeptieren; Mit anderen Worten, ein Äquivalent reagiert immer mit einem anderen Äquivalent (OH im Fall von Basen). Wenn eine Spezies Elektronen spendet, muss eine andere Spezies die gleiche Anzahl von Elektronen akzeptieren.

Hier kommt die Vereinfachung der Berechnungen: Wenn man die Anzahl der Äquivalente einer Art kennt, weiß man genau, wie viele Äquivalente von den anderen Arten reagieren. Während bei der Verwendung von Molen die stöchiometrischen Koeffizienten der chemischen Gleichung eingehalten werden müssen.

Beispiele

Säuren

Beginnend mit dem Paar HF und H ₂ SO ₄ , um beispielsweise die Äquivalente in ihrer Neutralisationsreaktion mit NaOH zu erklären:

HF + NaOH => NaF + H ₂ O.

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

Zur Neutralisation von HF wird ein Mol NaOH benötigt, während H ₂ SO ₄ zwei Mol Base benötigt. Dies bedeutet, dass HF reaktiver ist, da es für seine Neutralisation eine geringere Menge an Base benötigt. Warum? Weil HF 1H (ein Äquivalent) und H ₂ SO ₄ 2H (zwei Äquivalente) hat.

Es ist wichtig zu betonen, dass, obwohl HF, HCl, HI und HNO ₃ gemäß der Normalität "gleich reaktiv" sind, die Art ihrer Bindungen und daher ihre Säurestärke völlig unterschiedlich sind.

Wenn man dies weiß, kann die Normalität für jede Säure berechnet werden, indem die Anzahl von H mit ihrer Molarität multipliziert wird:

1 ∙ M = N (HF, HCl, CH ₃ COOH)

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

H-Reaktion

Mit H ₃ PO _{4 haben} Sie 3H und daher drei Äquivalente. Es ist jedoch eine viel schwächere Säure, so dass nicht immer das gesamte H ⁺ freigesetzt wird .

Darüber hinaus reagieren in Gegenwart einer starken Base nicht alle H ⁺ notwendigerweise ; Dies bedeutet, dass auf die Reaktion geachtet werden sollte, an der Sie teilnehmen:

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

In diesem Fall ist die Anzahl der Äquivalente gleich 2 und nicht 3, da nur 2H ⁺ reagieren . Während dieser anderen Reaktion:

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

Es wird angenommen, dass die Normalität von H ₃ PO ₄ das Dreifache seiner Molarität (N = 3 ∙ M) beträgt, da diesmal alle seine Wasserstoffionen reagieren.

Aus diesem Grund reicht es nicht aus, eine allgemeine Regel für alle Säuren anzunehmen, sondern es muss auch genau bekannt sein, wie viele H ⁺ an der Reaktion beteiligt sind.

Basen

Ein sehr ähnlicher Fall tritt bei den Basen auf. Für die folgenden drei mit HCl neutralisierten Basen haben wir:

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 benötigt dreimal mehr Säure als NaOH; Das heißt, das NaOH benötigt nur ein Drittel der Menge der zugesetzten Base, um das Al (OH) ₃ zu neutralisieren .

Daher ist NaOH reaktiver, da es 1OH (ein Äquivalent) aufweist; Ba (OH) ₂ hat 2OH (zwei Äquivalente) und Al (OH) ₃ drei Äquivalente.

Obwohl es keine OH-Gruppen gibt, kann Na ₂ CO ₃ bis zu 2H ^{+ aufnehmen} und hat daher zwei Äquivalente; Wenn Sie jedoch nur 1H ⁺ akzeptieren , nehmen Sie mit einem Äquivalent teil.

Bei Fällungsreaktionen

Wenn sich ein Kation und ein Anion zu einem Salz verbinden, entspricht die Anzahl der Äquivalente für jedes Kationen seiner Ladung:

Mg ²⁺ + 2Cl ^- => MgCl ₂

Somit hat Mg ²⁺ zwei Äquivalente, während Cl ^- nur eines hat. Aber wie ist die Normalität von MgCl ₂ ? Sein Wert ist relativ, er kann 1 M oder 2 ∙ M betragen, je nachdem, ob Mg ²⁺ oder Cl ^{- berücksichtigt wird} .

Bei Redoxreaktionen

Die Anzahl der Äquivalente für die an Redoxreaktionen beteiligten Spezies entspricht der Anzahl der Elektronen, die während derselben gewonnen oder verloren wurden.

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

Was ist die Normalität für C ₂ O ₄ ^2- und Cr ₂ O ₇ ^2- ? Dabei sind die Teilreaktionen zu berücksichtigen, an denen Elektronen als Reaktanten oder Produkte teilnehmen:

C ₂ O ₄ ^2- => 2CO ₂ + 2e ^-

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

Jedes C ₂ O ₄ ^2- setzt 2 Elektronen frei und jedes Cr ₂ O ₇ ^2- nimmt 6 Elektronen auf; und nach dem Auswuchten ist die resultierende chemische Gleichung die erste der drei.

Die Normalität für C ₂ O ₄ ^2- beträgt also 2 ∙ M und 6 ∙ M für Cr ₂ O ₇ ^2- (denken Sie daran, N = nM).

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