Normalidade (química): o que é e exemplos

O normais é uma medida de concentração cada vez mais utilizadas menos frequentemente, em solução química. Indica o quão reativa é a solução das espécies dissolvidas, em vez de quão alta ou diluída é sua concentração. É expresso em gramas equivalentes por litro de solução (Eq / L).

Na literatura, surgiram muitas confusões e debates sobre o termo ‘equivalente’, pois ele varia e tem seu próprio valor para todas as substâncias. Da mesma forma, os equivalentes dependem de qual reação química é considerada; portanto, a normalidade não pode ser usada arbitrariamente ou globalmente.

Normalidade (química): o que é e exemplos 1

Fonte: Pexels

Por esse motivo, a IUPAC recomendou parar de usá-lo para expressar as concentrações das soluções.

No entanto, ainda é usado em reações ácido-base, amplamente utilizado em volumetria. Isso se deve em parte ao fato de que, considerando os equivalentes de um ácido ou de uma base, facilita muito os cálculos; além disso, ácidos e bases sempre se comportam da mesma maneira diante de todos os cenários: eles liberam ou aceitam íons hidrogênio, H + .

O que é normalidade?

Fórmulas

Embora a normalidade, por sua simples definição, possa gerar confusão, em poucas palavras, nada mais é do que a molaridade multiplicada por um fator de equivalência:

N = nM

Onde n é o fator de equivalência e depende das espécies reativas, bem como da reação em que participa. Então, conhecendo sua molaridade, M, sua normalidade pode ser calculada por uma multiplicação simples.

Se, por outro lado, apenas a massa de reagente estiver disponível, será utilizado seu peso equivalente:

PE = PM / n

Onde PM é o peso molecular. Depois de obter o PE e a massa de reagente, basta aplicar uma divisão para obter os equivalentes disponíveis no meio de reação:

Eq = g / PE

E, finalmente, a definição de normalidade diz que expressa gramas equivalentes (ou equivalentes) por um litro de solução:

N = g / (PE ∙ V)

O que é igual a

N = Eq / V

Após esses cálculos, obtemos quantos equivalentes a espécie reativa possui por 1 L de solução; ou quantos mEq existem por 1mL de solução.

Equivalente

Mas quais são os equivalentes? São as partes que têm em comum um conjunto de espécies reativas. Por exemplo, para ácidos e bases, o que acontece com eles quando reagem? Release ou aceitar H + , se é um halídrico (HCl, HF, etc.), ou um oxácido de (H 2 SO 4 , HNO 3 , H 3 PO 4 , etc.).

A molaridade não discrimina o número de H que o ácido possui em sua estrutura ou a quantidade de H que uma base pode aceitar; Basta considerar todo o conjunto em peso molecular. No entanto, a normalidade leva em consideração como as espécies se comportam e, portanto, o grau de reatividade.

Se um ácido libera um H + , molecularmente apenas uma base pode aceitá-lo; em outras palavras, um equivalente sempre reage com outro equivalente (OH, no caso de bases). Além disso, se uma espécie doa elétrons, outra espécie deve aceitar o mesmo número de elétrons.

A partir daqui, vem a simplificação dos cálculos: sabendo o número de equivalentes de uma espécie, sabe-se exatamente quantos são os equivalentes que reagem das outras espécies. Enquanto com o uso de moles, os coeficientes estequiométricos da equação química devem ser respeitados.

Exemplos

Ácidos

Começando com o par HF e H 2 SO 4 , por exemplo, para explicar os equivalentes em sua reação de neutralização com NaOH:

HF + NaOH => NaF + H 2 S

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

Para neutralizar o HF é necessária uma mole de NaOH, enquanto que o H 2 SO 4 requer duas moles de base. Isso significa que a HF é mais reativa porque precisa de uma quantidade menor de base para neutralização. Porque Porque é HF 1H (um equivalente), e H 2 SO 4 2H (dois equivalentes).

É importante enfatizar que, embora HF, HCl, HI e HNO 3 sejam “iguais aos reagentes” de acordo com a normalidade, a natureza de suas ligações e, portanto, sua resistência à acidez, são totalmente diferentes.

Então, sabendo disso, a normalidade pode ser calculada para qualquer ácido multiplicando o número de H por sua molaridade:

1 ∙ H = N (HF, HCl, CH 3 COOH)

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

Reação de H 3 PO 4

Com H 3 PO 4 você tem 3 H e, portanto, possui três equivalentes. No entanto, como é um ácido muito mais fraco, nem sempre libera todo o seu H + .

Além disso, na presença de uma base forte, nem todos os seus H + reagem ; Isso significa que deve ser dada atenção à reação em que você está participando:

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

Nesse caso, o número de equivalentes é igual a 2 e não 3, uma vez que apenas 2H + reagem . Enquanto nesta outra reação:

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

Considera-se que a normalidade do H 3 PO 4 é três vezes a sua molaridade (N = 3 ∙ M), pois dessa vez todos os seus íons hidrogênio reagem.

Por esse motivo, não é suficiente assumir uma regra geral para todos os ácidos, mas, além disso, é necessário saber exatamente quantos H + participam da reação.

Bases

Um caso muito semelhante ocorre com as bases. Para as três bases a seguir neutralizadas com HCl, você tem:

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 precisa de três vezes mais ácido que NaOH; isto é, o NaOH precisa de apenas um terço da quantidade de base adicionada para neutralizar o Al (OH) 3 .

Portanto, o NaOH é mais reativo, pois possui 1OH (equivalente); Ba (OH) 2 tem 2OH (dois equivalentes) e Al (OH) 3 três equivalentes.

Apesar da falta de OH, Na 2 CO 3 é capaz de aceitar até 2H + , e, assim, tem dois equivalentes; mas se você aceitar apenas 1H + , participe com um equivalente.

Nas reações de precipitação

Quando um cátion e um ânion se juntam para precipitar em um sal, o número de equivalentes para cada um é igual à sua carga:

Mg 2+ + 2Cl => MgCl 2

Assim, Mg 2+ possui dois equivalentes, enquanto Cl possui apenas um. Mas qual é a normalidade do MgCl 2 ? Seu valor é relativo, pode ser 1M ou 2 ∙ M, dependendo de se considerar Mg 2+ ou Cl .

Em reações redox

O número de equivalentes para as espécies envolvidas em reações redox é igual ao número de elétrons ganhos ou perdidos durante o mesmo.

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

O que será normal para C 2 O 4 2- e Cr 2 O 7 2- ? Para isso, reações parciais em que os elétrons participam como reagentes ou produtos devem ser levadas em consideração:

C 2 O 4 2- => 2CO 2 + 2e

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

Cada C 2 O 4 2- libera 2 elétrons e cada Cr 2 O 7 2- aceita 6 elétrons; e após o equilíbrio, a equação química resultante é a primeira das três.

Portanto, a normalidade para C 2 O 4 2- é 2 ∙ M e 6 ∙ M para Cr 2 O 7 2- (lembre-se, N = nM).

Referências

  1. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (22 de outubro de 2018). Como calcular a normalidade (química). Recuperado de: thoughtco.com
  2. Softschools (2018). Fórmula de normalidade Recuperado de: softschools.com
  3. Harvey D. (26 de maio de 2016). Normalidade Química LibreTexts. Recuperado de: chem.libretexts.org
  4. Lic. Pilar Rodríguez M. (2002). Química: primeiro ano de diversificação. Salesiana Publishing Foundation, p. 56-58.
  5. Peter J. Mikulecky, Chris Hren. (2018). Examinando equivalentes e normalidade. Caderno de química para manequins. Recuperado de: dummies.com
  6. Wikipedia (2018). Concentração equivalente Recuperado de: en.wikipedia.org
  7. Normalidade [PDF]. Recuperado de: faculty.chemeketa.edu
  8. Day, R. & Underwood, A. (1986). Quantitative Analytical Chemistry (quinta ed.). PEARSON Prentice Hall, p. 67, 82.

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