Soluções normais: conceito, preparação, exemplos

As soluções padrão são todas aquelas em que a concentração do soluto é expressa em gramas equivalentes ou equivalentes por litro de solução.

Ao falar sobre a normalidade de uma solução, refere-se ao número de equivalentes de um soluto que possui por litro de solução. Mas, para encontrar esse número de equivalentes, é necessário conhecer seu peso equivalente, que varia entre os elementos, o tipo de composto químico ou até a reação que ocorre.

É por isso que as soluções normais geralmente são mais complicadas de preparar em termos de seus cálculos teóricos. Eles são reconhecidos porque possuem o ‘N’ de normalidade em seus rótulos. Muitos ácidos e bases foram preparados de acordo com esta concentração; por exemplo, NaOH 0,01 N.

Onde as soluções normais estão mais presentes, estão nos reagentes usados ​​para reações redox. Geralmente, são soluções de sais como KMnO ₄ , CuSO ₄ , CrCl ₃ , entre outros.

Na maioria das vezes, e de um modo geral, as soluções molares são preferidas às soluções normais. Isso ocorre porque os primeiros são mais fáceis de preparar e relacionar suas concentrações a qualquer processo.

Preparação de soluções normais

Como são preparadas as soluções normais? Embora as etapas a seguir não sejam diferentes das de outras soluções, elas serão explicadas abaixo:

Passo 1

Encontre as características químicas do reagente que você deseja preparar, usando as informações que aparecem no rótulo dos recipientes de reagentes. As informações necessárias são a fórmula química do reagente, seu peso molecular, se o reagente é anidro ou não, etc.

Passo 2

Realize os cálculos necessários para a preparação das soluções normais. A normalidade é expressa em equivalentes por litro (Eq / L) e é abreviada com a letra ‘N’.

O cálculo é iniciado dividindo a concentração da solução expressa em gramas / litro (g / L) pelo peso equivalente expresso em gramas por equivalente (g / Eq). Mas, primeiro, é necessário obter o peso equivalente do reagente, levando em consideração o tipo de reagente químico.

Exemplo

Quantos gramas de carbonato de sódio são necessários para produzir um litro de uma solução 2N, sabendo que ele tem um peso molecular de 106 g / mol?

Por definição, uma solução normal (N) é expressa em equivalentes / litro (Eq / L). Mas o número de equivalentes deve ser calculado com base no peso equivalente do reagente químico. Portanto, a etapa inicial do cálculo é obter o peso equivalente de Na ₂ CO ₃ .

Como o reagente é um sal, seu pEq é:

PM / (Sm x Vm)

O metal em Na ₂ CO ₃ é Na. O subscrito de Na (Sm) é 2 e sua valência (Vm) é 1. Portanto, Sm x Vm é igual a 2.

pEq = PM / 2

= 106 g / mol ÷ 2 Eq / mol

= 53 g / Eq

A solução de Na ₂ CO ₃ que você deseja preparar é 2 N, portanto, por definição, possui uma concentração de 2 Eq / L. Em seguida, é possível encontrar a concentração expressa em g / L, usando a expressão matemática:

g / L = Eq / L (N) x pEq (g / Eq)

= 2 Eq / L x 53 g / Eq

= 106

Em seguida, para preparar 1 litro de uma solução de carbonato de sódio 2N, são necessários 106 g do reagente.

etapa 3

Pesar os gramas calculados do reagente em uma balança analítica ou de precisão, com cuidado, para não cometer erros de pesagem.

Passo 4

Dissolva o reagente pesado em um copo e adicione um volume adequado de água desionizada ou destilada, para que o volume no qual o reagente seja dissolvido não exceda o volume estipulado.

Etapa 5

Despeje o conteúdo do copo em um balão volumétrico e adicione água até atingir sua capacidade. Finalmente, o volume do reagente é transferido para um recipiente adequado para armazenamento e uso.

Exemplos de soluções normais

Exemplo 1

Quantos gramas de hidróxido de sódio (NaOH) são necessários para produzir 1,5 litros de uma solução 2N e qual volume de HCl 1N é necessário para neutralizar completamente o NaOH? Peso molecular de NaOH = 40 g / mol.

Parte A

O peso equivalente de NaOH é calculado como:

PEq NaOH = PM / No. OH

NaOH é uma base que possui apenas um OH.

pEq NaOH = 40 g / mol ÷ 1 Eq / mol

= 40 g / Eq

A quantidade de gramas de NaOH necessária para preparar uma solução de NaOH pode ser obtida aplicando a razão:

g / L de NaOH = Normalidade (Eq / L) x pEq (g / Eq)

= 2 Eq / L x 40 g / Eq

= 80 g / L

Agora, você pode obter os gramas de NaOH necessários para preparar 1,5 L de uma solução de NaOH 2N:

g de NaOH = 80 g / L x 1,5 L

= 120 g NaOH

Parte b

Uma característica dos equivalentes é que um número deles reage com o mesmo número de outros equivalentes.

A reação proposta é uma reação de neutralização, na qual um ácido (HCl) reage com uma base (NaOH) para produzir sal e água. Portanto, um número equivalente de ácido (EqA) reage com o mesmo número equivalente de uma base (EqB) para produzir sua neutralização.

Sabendo que os equivalentes estão relacionados à normalidade e volume usando a seguinte expressão:

Eq = V x N

O volume de HCl necessário para neutralizar o NaOH pode ser determinado:

EqA = V _A x N _A

EqB = V _B x N _B

EqA = EqB

Assim,

V _A x N _A = V _B x N _B

Limpamos V _A :

V _A = V _B x N _B / N _A

Nesse caso, o ácido clorídrico (1 N) e o hidróxido de sódio (2 N) intervêm:

V _A = (1,5 L x 2 Eq / L) / 1 Eq / L

= 3 L

São necessários 3 litros de uma solução de HCl 1N para neutralizar 1,5 litros de uma solução de NaOH 2N.

Exemplo 2

Qual será a normalidade de uma solução de cloreto de cálcio (CaCl ₂ ) preparada dissolvendo 120 gramas do reagente em 1,5 litros? Peso molecular de CaCl ₂ = 111 g / mol

Vamos primeiro determinar o peso equivalente (pEq) de CaCl ₂ . CaCl ₂ é um sal, portanto:

pEq = PM / (Sm x Vm)

O metal é cálcio (Ca), seu índice é 1 (Sm) e sua valência é 2 (Vm). Assim, substituímos:

pEq = 111 g / mol / (1 x 2)

= 55,5 g / Eq

Finalmente, procedemos a determinar a normalidade (Eq / L) da solução. Este cálculo pode ser obtido aplicando os fatores de conversão apropriados:

N = (120 g / 1,5 L) x (Eq / 55,5 g)

= 1,44

Portanto, por definição, a normalidade da solução de CaCl ₂ é 1,44 N

Referências

1. Ma. Berenice Charles Herrera. (18 de setembro de 2011). Solução normal (N). Recuperado de: pdifresh.blogspot.com
2. Ankur Choudhary. (2020). Preparação de molares e soluções normais. Recuperado de: pharmaguideline.com
3. Lab CE. (2020). O que é uma solução normal? Recuperado de: labce.com
4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (11 de fevereiro de 2020). Como calcular a normalidade (química). Recuperado de: thoughtco.com
5. Wikipedia. (2020). Concentração equivalente. Recuperado de: en.wikipedia.org