Cara Menghitung Normalitas Suatu Larutan

Normalitas , yang dilambangkan dengan huruf N , adalah satuan konsentrasi kimia yang menyatakan jumlah ekuivalen suatu zat terlarut dalam setiap liter larutan. Ini dinyatakan dalam satuan eq.L ^-1 atau eq/L yang dibaca “normal” (yaitu konsentrasi 0,1 eq/L dibaca 0,1 normal). Ini adalah satuan konsentrasi yang sangat berguna, sangat memudahkan perhitungan stoikiometri tidak peduli reagen apa yang digunakan.

Namun, ini juga merupakan satuan konsentrasi yang dapat menimbulkan sedikit kebingungan, terutama karena larutan yang sama dapat memiliki lebih dari satu konsentrasi normal. Ini karena konsep jumlah ekuivalen bergantung pada zat terlarut yang digunakan untuk apa atau jenis reaksi kimia apa yang akan diikutinya.

Bagian berikut menjelaskan secara rinci cara menghitung normalitas dari data yang berbeda, termasuk satuan konsentrasi lainnya.

Rumus untuk menghitung normalitas

Rumus untuk menghitung normalitas sangat mirip dengan rumus untuk molaritas. Bentuk matematis dari definisi normalitas adalah:

dimana n _{persamaan zat terlarut} menyatakan jumlah ekivalen zat terlarut dan _larutan V menyatakan volume larutan dinyatakan dalam liter. Jika jumlah ekuivalen tidak diketahui sebelumnya tetapi massa zat terlarut (situasi yang sangat umum) maka kita dapat memanfaatkan fakta bahwa jumlah ekuivalen dihitung sebagai massa dibagi dengan berat ekuivalen. Mengganti ini ke dalam rumus di atas, Anda mendapatkan:

Dimana _{zat terlarut} PE (berat ekivalen zat terlarut) menyatakan berat dalam gram 1 ekuivalen zat terlarut.

Berat ekivalen suatu zat diberikan oleh massa molarnya dibagi dengan bilangan bulat yang mewakili jumlah ekuivalen untuk setiap mol zat, dan yang akan kita sebut ω (huruf Yunani omega). Artinya:

Menggabungkan persamaan ini dengan yang sebelumnya, kita mendapatkan:

Yang dapat digunakan untuk menghitung normalitas dari massa zat terlarut, massa molarnya (atau berat molekul, meskipun tidak persis sama) dan volume larutannya. Selanjutnya, kita perlu mengetahui ω untuk zat terlarut, dan di sinilah letak sumber utama kebingungan mengenai normalitas, karena ω dapat memiliki nilai yang berbeda untuk zat terlarut yang sama.

Konsep jumlah ekuivalen

Kunci untuk memahami konsep jumlah ekuivalen, dan memang alasan disebut konsentrasi “normal” atau normalitas, terletak pada ω. Jumlah ini tergantung pada penggunaan zat terlarut atau reaksi kimia yang akan terjadi.

Untuk setiap jenis reaksi kimia utama yang melibatkan setidaknya dua zat kimia, kita dapat mendefinisikan apa yang akan kita sebut reaktan “Normal”, yang tidak lebih dari istilah umum yang kita gunakan untuk mengidentifikasi reaktan yang berpartisipasi dalam versi yang paling sederhana. dari jenis reaksi tertentu.

Misalnya , jika kita berbicara tentang reaksi asam-basa , kasus paling sederhana adalah di mana setiap asam monoprotik (HA) bereaksi dengan basa monobasa (B), untuk memberikan pasangan konjugat masing-masing sesuai dengan reaksi berikut:

Asam monoprotik HA dan basa monobasa B masing-masing disebut asam dan basa normal. Ini berarti bahwa setiap asam seperti HCl atau HNO ₃ adalah asam normal, dan setiap basa seperti NaOH atau NH ₃ akan menjadi contoh basa normal.

Jika sekarang kita menganggap asam seperti asam sulfat (H ₂ SO ₄ ) yang bersifat diprotik, reaksi dengan basa normal adalah:

Seperti yang bisa kita lihat, setiap mol asam ini “setara” dengan 2 mol asam normal , karena mengkonsumsi dua mol basa normal. Oleh karena itu, kita katakan bahwa jumlah ekuivalen per mol asam sulfat adalah 2 (ω=2 eq/mol). Karena alasan ini, larutan 0,1 molar H ₂ SO ₄ setara dengan larutan 0,2 molar asam normal, jadi kita katakan normalitas larutan tersebut adalah 0,2.

Dengan kata lain, kita dapat mendefinisikan kembali konsep normalitas sebagai konsentrasi molar ekuivalen yang akan dimiliki reaktan normal dalam jenis reaksi kimia yang sama dengan zat terlarut .

Reaksi asam-basa hanyalah salah satu contoh dari reaksi kimia yang khas. Ada reaksi lain dan untuk masing-masingnya ada cara tertentu untuk mendefinisikan reaktan normal (yaitu, mendefinisikan ω). Tabel berikut menunjukkan bagaimana ω ditentukan untuk setiap jenis zat terlarut, tergantung pada reaksi yang akan terlibat:

Kapan normalitas digunakan?

Normalitas terutama digunakan dalam situasi yang melibatkan reaksi kimia dalam larutan, karena mereka memfasilitasi perhitungan stoikiometri tanpa perlu menulis reaksi kimia yang seimbang atau seimbang.

Karena cara menentukan jumlah ekuivalen per mol, jumlah ekuivalen dari satu reaktan akan selalu sama dengan jumlah ekuivalen reaktan lainnya ketika mereka bereaksi dalam rasio stoikiometri.

Karena jumlah ekuivalen dapat dengan mudah ditemukan dari normalitas dan volume larutan, kita dapat melakukan perhitungan stoikiometri dengan sangat cepat tanpa mengkhawatirkan detail reaksinya.

Hal ini khususnya praktis dalam titrasi atau titrasi volumetrik, karena, pada titik ekivalen titrasi, akan selalu benar bahwa:

Dan mengganti ekuivalen dengan produk normalitas dengan volume, kami memperoleh:

Cara menghitung normalitas dari satuan konsentrasi lainnya

Molaritas awal (M)

Konversi antara molaritas dan normalitas sangat mudah, karena yang kedua selalu merupakan kelipatan bilangan bulat dari yang pertama seperti yang ditunjukkan di bawah ini:

Jika kita mengetahui molaritas suatu larutan, kita dapat menghitung berbagai normalitasnya hanya dengan mengalikan molaritas dengan jumlah ekuivalen per mol masing-masing, ω.

Dari persentase m/V (%m/V)

Persentase massa – volume menunjukkan massa dalam gram zat terlarut per 100 mL larutan. Mempertimbangkan hal ini, normalitas, dalam hal persentase massa-volume, adalah:

Dalam persamaan ini, faktor 10 berasal dari faktor konversi dari mL ke L (1000) dan 100% dari rumus persen. Untuk memastikan konsistensi satuan, persentase harus diberikan satuan g/mL dan faktor 10 harus diberikan ml/L.

Dari persentase m/m (%m/m)

Satu-satunya perbedaan antara mengonversi %m/V ke normalitas dan mengonversi %m/m adalah bahwa Anda harus mengalikan densitas larutan untuk dapat mengubah 100 g larutan (dari %m/m) menjadi volume. Setelah mengatur ulang persamaan dan melakukan semua transformasi, rumusnya tetap:

di mana semua faktor memiliki arti yang sama seperti sebelumnya dan _larutan d adalah massa jenis larutan dalam g/mL.

Langkah Menghitung Normalitas

Langkah 1: Dapatkan data yang diperlukan

Pada langkah ini, kami menganalisis data apa yang kami miliki tentang larutan, zat terlarut, atau pelarut. Ini mungkin termasuk massa, jumlah ekuivalen, volume, kepadatan, atau satuan konsentrasi lainnya.

Langkah 2: Pilih formula yang sesuai

Setelah kita mengetahui data apa yang kita miliki, kita dapat memilih rumus mana yang akan kita gunakan. Misalnya, jika kita mengetahui volume larutan dan jumlah ekuivalennya, kita menggunakan rumus sebelumnya, tetapi jika kita mengetahui persentase m/m dan kerapatannya, kita menggunakan yang terakhir.

Langkah 3: Analisis zat terlarut untuk menentukan ω

Ini pertama-tama melibatkan penentuan jenis reaksi yang akan diikuti oleh zat terlarut untuk melihat apakah itu akan ditetapkan ω sebagai garam, asam, basa, atau zat pengoksidasi atau pereduksi. Ada kasus di mana senyawa yang sama dapat bereaksi dengan cara yang berbeda. Misalnya, kalium dikromat (K ₂ Cr ₂ O ₇ ) adalah garam basa dan zat pengoksidasi, sehingga dapat diberi nilai ω seolah-olah basa, garam, atau zat pengoksidasi.

TIP: Jika Anda tidak memiliki informasi tentang apa yang akan digunakan untuk itu, aturan umumnya adalah bahwa garam selalu diperlakukan sebagai garam, bahkan jika itu adalah asam, basa, zat pengoksidasi atau pereduksi. Hal yang sama dengan zat terlarut molekuler (non-ionik), dalam hal ini diambil ω=1.

Langkah 4: Terapkan rumus

Memiliki ω dan semua informasi lainnya, yang tersisa hanyalah menerapkan rumus. Satu-satunya detail yang perlu diperhatikan adalah kita harus memastikan bahwa kita memiliki semua variabel dalam satuan yang benar sehingga perhitungan kita konsisten.

Contoh perhitungan normalitas

Contoh 1

Tentukan normalitas larutan yang dibuat dengan melarutkan 350 mg natrium sulfat (Na ₂ SO ₄ ) dalam 150 mL larutan.

LARUTAN:

Langkah 1 dan 2: Dalam hal ini kita memiliki massa zat terlarut (350mg) dan volume larutan (150mL), jadi kita akan menggunakan persamaan 3:

Juga, dengan menggunakan massa atom natrium, belerang, dan oksigen, massa molar garam ditentukan menjadi 142 g/mol.

Langkah 3: Natrium sulfat adalah garam yang terdiri dari dua kation Na ⁺ dan satu SO4 ₂ ^– anion . Oleh karena itu, ω dalam hal ini bernilai 2x(1)=1x(2)=2 eq/mol.

Langkah 4: Terakhir, data diganti, transformasi ke gram dan liter dilakukan dan normalitas dihitung:

Oleh karena itu, larutan tersebut memiliki konsentrasi natrium sulfat normal 0,0329.

Contoh 2

Tentukan normalitas larutan yang dibuat dengan mengencerkan 10 mL larutan asam fosfat pekat 25% m/v hingga volume akhir 250 mL.

LARUTAN:

Langkah 1 dan 2: Dalam hal ini, Anda mulai dengan larutan pekat yang diencerkan. Kita dapat menghitung normalitas larutan pertama dan kemudian menghitung normalitas larutan encer, atau melakukan pengenceran terlebih dahulu dan kemudian mengubahnya menjadi normalitas. Dalam contoh ini kita akan melakukannya dengan cara yang terakhir.

Karena merupakan pengenceran, rumus pengenceran yang diterapkan adalah:

Dari mana konsentrasi larutan encer dibersihkan, yang menarik minat kami:

Kita juga membutuhkan massa molar zat terlarut (H ₃ PO ₄ ) yaitu 98,0 g/mol. Dengan ini, kita dapat menghitung normalitas menggunakan rumus persamaan 5:

Langkah 3: Asam fosfat adalah asam, jadi ω diberikan oleh jumlah proton terionisasi yang dikandungnya. Karena merupakan asam triprotik, maka ω=3 eq/mol.

Langkah 4: Kami menerapkan rumus:

Oleh karena itu, larutan encer memiliki konsentrasi asam fosfat normal 0,306.

Contoh 3

Tentukan normalitas larutan ion Ca ²⁺ 0,05 molar .

LARUTAN:

Ini adalah kasus khusus dan sangat umum, karena seringkali yang penting adalah konsentrasi ion tertentu dan bukan garam lengkap. Ketika ini terjadi, semuanya dilakukan dengan cara yang sama, kecuali bahwa jumlah ekuivalen per mol dianggap sebagai muatan ion, dalam hal ini 2.

Karena dalam hal ini molaritas diketahui, maka kita menggunakan persamaan 4:

Akhirnya, larutan memiliki konsentrasi ion kalsium normal 0,1.

Referensi

Chang, R., & Goldsby, K. (2013). Kimia (edisi ke-11). McGraw-Hill Interamericana de España SL

Normalitas . (2020, 12 Juni). Server Alicante. https://glosarios.servidor-alicante.com/quimica/normalidad

quimicas.net. (n.d.). Contoh Normalitas . https://www.quimicas.net/2015/05/ejemplos-de-normalidad.html

UNAM CCH “Timur.” (2019, 23 September). Konsentrasi biasa . Berbagi slide. https://es.slideshare.net/Amon_Ra_C/normal-concentration