Πώς να υπολογίσετε την κανονικότητα (Χημεία)
Η κανονικότητα ενός διαλύματος είναι το ισοδύναμο γραμμαρίων βάρους μιας διαλυμένης ουσίας ανά λίτρο διαλύματος. Μπορεί επίσης να ονομάζεται ισοδύναμη συγκέντρωση. Υποδεικνύεται χρησιμοποιώντας το σύμβολο N, eq/L ή meq/L (=0,001 N) για μονάδες συγκέντρωσης. Για παράδειγμα, η συγκέντρωση ενός διαλύματος υδροχλωρικού οξέος μπορεί να εκφραστεί ως 0,1 N HCl. Ένα γραμμάριο ισοδύναμο βάρος ή ισοδύναμο είναι ένα μέτρο της αντιδραστικής ικανότητας ενός δεδομένου χημικού είδους (ιόν, μόριο, κ.λπ.). Η ισοδύναμη τιμή προσδιορίζεται χρησιμοποιώντας το μοριακό βάρος και το σθένος του χημικού είδους. Η κανονικότητα είναι η μόνη μονάδα συγκέντρωσης που εξαρτάται από την αντίδραση.
Ακολουθούν παραδείγματα για τον τρόπο υπολογισμού της κανονικότητας μιας λύσης.
Βασικά Takeaways
- Κανονικότητα είναι μια μονάδα συγκέντρωσης ενός χημικού διαλύματος που εκφράζεται ως ισοδύναμο γραμμαρίου βάρους διαλυμένης ουσίας ανά λίτρο διαλύματος. Πρέπει να χρησιμοποιηθεί ένας καθορισμένος παράγοντας ισοδυναμίας για την έκφραση της συγκέντρωσης.
- Συνήθεις μονάδες κανονικότητας περιλαμβάνουν N, eq/L ή meq/L.
- Η κανονικότητα είναι η μόνη μονάδα χημικής συγκέντρωσης που εξαρτάται από τη χημική αντίδραση που μελετάται.
- Η κανονικότητα δεν είναι η πιο κοινή μονάδα συγκέντρωσης, ούτε η χρήση της είναι κατάλληλη για όλα τα χημικά διαλύματα. Τυπικές καταστάσεις όπου μπορείτε να χρησιμοποιήσετε την κανονικότητα περιλαμβάνουν χημεία οξέος-βάσης, αντιδράσεις οξειδοαναγωγής ή αντιδράσεις καθίζησης. Για τις περισσότερες άλλες περιπτώσεις, η μοριακότητα ή η μοριακότητα είναι καλύτερες επιλογές για μονάδες.
Παράδειγμα κανονικότητας #1
Ο ευκολότερος τρόπος για να βρείτε την κανονικότητα είναι από τη μοριακότητα. Το μόνο που χρειάζεται να γνωρίζετε είναι πόσα mol ιόντων διασπώνται. Για παράδειγμα, ένα θειικό οξύ 1 Μ (H2 SO4 ) είναι 2 N για αντιδράσεις οξέος-βάσης επειδή κάθε mole θειικού οξέος παρέχει 2 mole ιόντων Η.
Το θειικό οξύ 1 M είναι 1 N για την κατακρήμνιση θειικών, καθώς 1 mole θειικού οξέος παρέχει 1 mole θειικών ιόντων.
Παράδειγμα κανονικότητας #2
36,5 γραμμάρια υδροχλωρικού οξέος (HCl) είναι ένα διάλυμα HCl 1 N (ένα κανονικό).
Ένα φυσιολογικό είναι ισοδύναμο ενός γραμμαρίου διαλυμένης ουσίας ανά λίτρο διαλύματος. Δεδομένου ότι το υδροχλωρικό οξύ είναι ένα ισχυρό οξύ που διασπάται πλήρως στο νερό, ένα διάλυμα HCl 1 N θα ήταν επίσης 1 N για τα ιόντα Η ή τα ιόντα Cl για τις αντιδράσεις οξέος-βάσης.
Παράδειγμα κανονικότητας #3
Βρείτε την κανονικότητα 0,321 g ανθρακικού νατρίου σε διάλυμα 250 mL.
Για να λύσετε αυτό το πρόβλημα, πρέπει να γνωρίζετε τη φόρμουλα για το ανθρακικό νάτριο. Μόλις συνειδητοποιήσετε ότι υπάρχουν δύο ιόντα νατρίου ανά ιόν ανθρακικού, το πρόβλημα είναι απλό:
Ν =0,321 g Na2 CO3 x (1 mol/105,99 g) x (2 eq/1 mol)
N =0,1886 eq/0,2500 L
N =0,0755 N
Παράδειγμα κανονικότητας #4
Βρείτε το επί τοις εκατό οξύ (εξ. wt 173,8) εάν απαιτούνται 20,07 mL βάσης 0,1100 N για την εξουδετέρωση 0,721 g δείγματος.
Πρόκειται ουσιαστικά για το να μπορούμε να ακυρώνουμε μονάδες για να έχουμε το τελικό αποτέλεσμα. Θυμηθείτε, εάν δοθεί μια τιμή σε χιλιοστόλιτρα (mL), είναι απαραίτητο να τη μετατρέψετε σε λίτρα (L). Η μόνη "δύσκολο" ιδέα είναι να συνειδητοποιήσουμε ότι οι παράγοντες ισοδυναμίας οξέος και βάσης θα είναι σε αναλογία 1:1.
20,07 mL x (1 L/1000 mL) x (0,1100 ισοδύναμα βάσης/1 L) x (1 ισοδύναμο οξύ/1 ισοδύναμο βάσης) x (173,8 g/1 ισοδύναμο) =0,3837 g οξύ
Πότε να χρησιμοποιήσετε την κανονικότητα
Υπάρχουν ειδικές περιπτώσεις κατά τις οποίες είναι προτιμότερο να χρησιμοποιείται η κανονικότητα παρά η μοριακότητα ή άλλη μονάδα συγκέντρωσης ενός χημικού διαλύματος.
- Η κανονικότητα χρησιμοποιείται στην οξεοβασική χημεία για την περιγραφή της συγκέντρωσης του υδρονίου (H3 Ο) και υδροξείδιο (ΟΗ). Σε αυτήν την περίπτωση, 1/feq είναι ακέραιος.
- Ο συντελεστής ισοδυναμίας ή η κανονικότητα χρησιμοποιείται στις αντιδράσεις καθίζησης για να υποδείξει τον αριθμό των ιόντων που θα καταβυθιστούν. Εδώ, 1/feq είναι για άλλη μια φορά και ακέραια τιμή.
- Στις αντιδράσεις οξειδοαναγωγής, ο παράγοντας ισοδυναμίας υποδεικνύει πόσα ηλεκτρόνια μπορούν να δωριστούν ή να γίνουν αποδεκτά από έναν οξειδωτικό ή αναγωγικό παράγοντα. Για αντιδράσεις οξειδοαναγωγής, 1/feq μπορεί να είναι κλάσμα.
Θεωρήσεις που χρησιμοποιούν την κανονικότητα
Η κανονικότητα δεν είναι κατάλληλη μονάδα συγκέντρωσης σε όλες τις καταστάσεις. Πρώτον, απαιτεί έναν καθορισμένο παράγοντα ισοδυναμίας. Δεύτερον, η κανονικότητα δεν είναι μια καθορισμένη τιμή για ένα χημικό διάλυμα. Η τιμή του μπορεί να αλλάξει ανάλογα με τη χημική αντίδραση που εξετάζεται. Για παράδειγμα, μια λύση CaCl2 δηλαδή 2 N σε σχέση με το ιόν χλωρίου (Cl) θα ήταν μόνο 1 N σε σχέση με το ιόν μαγνησίου (Mg).
Αναφορά
- "Η χρήση της έννοιας της ισοδυναμίας." IUPAC (αρχειοθετημένο).
