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In chimica, è comune lavorare con diverse unità di concentrazione, e la moralità e la normalità sono due delle più utilizzate. Da un lato, la molarità è un’unità chimica di concentrazione che indica il numero di moli di soluto in ogni litro di soluzione . D’altra parte, la normalità è anche un’unità di concentrazione chimica , ma espressa in termini di numero di equivalenti di soluto per litro di soluzione .
Anche se potrebbe non sembrare, normalità e molarità sono strettamente correlate, poiché lo sono anche il numero di moli e gli equivalenti. Tuttavia, ci sono una serie di differenze molto importanti che rendono ogni unità più pratica o utile per diverse applicazioni. Per questo motivo, in questo articolo, verrà trattata la differenza tra molarità e normalità, a cosa serve ciascuna di queste unità di concentrazione, come vengono calcolate, come convertire da un’unità di concentrazione all’altra e in quali situazioni è più comodo usare l’uno o l’altro.
molarità
Come accennato all’inizio, la molarità è un’unità chimica di concentrazione in cui la quantità di soluto è espressa in termini di numero di moli e volume della soluzione in litri. È una delle unità di concentrazione più utilizzate poiché consente di conoscere molto facilmente e rapidamente la quantità di soluto presente in qualsiasi volume di soluzione.
La molarità è espressa in unità di mol/L, che spesso viene letta come “molare”. Pertanto, una concentrazione di 0,5 mol/L viene solitamente letta come 0,5 molare.
Formule per calcolare la molarità
La formula che definisce la molarità è:
dove n soluto rappresenta il numero di moli di soluto e V soluzione rappresenta il volume della soluzione espresso in litri. Tuttavia, è molto comune sostituire il numero di moli con la sua formula che è data dalla massa divisa per la massa molare del soluto per dare la seguente formula:
Quando dovresti usare la molarità?
La molarità è un’unità di concentrazione generica, il che significa che funziona per quasi tutte le situazioni che coinvolgono soluzioni, purché non vi siano grandi variazioni di temperatura.
Quest’ultimo è dovuto al fatto che la temperatura può influenzare il volume di una soluzione, facendo variare anche la molarità, che dipende dal volume, con la temperatura. In questi casi è preferibile utilizzare un’altra unità di concentrazione espressa in termini di massa o quantità di materia, come la molalità o le frazioni molari.
Normale
La normalità è anche un’unità di concentrazione chimica. La principale differenza tra normalità e molarità è che la prima esprime la quantità di soluto in termini di numero di equivalenti anziché di moli.
Il grosso problema con la normalità per la maggior parte delle persone è che, a differenza della molarità, la stessa soluzione può avere più di una normalità, poiché il concetto del numero di equivalenti dipende da cosa viene utilizzato il soluto o in che modo da quali tipi di reazioni chimiche parteciperà.
Formule per calcolare la normalità
Le formule per il calcolo della normalità sono molto simili a quelle per la molarità. La forma matematica della definizione di normalità è:
dove n eq. soluto rappresenta il numero di equivalenti di soluto e V soluzione rappresenta il volume della soluzione espresso in litri. Per calcolare la normalità dalla massa del soluto esiste anche una formula simile a quella per la molarità:
Dove PE soluto (il peso equivalente del soluto) rappresenta il peso in grammi di 1 equivalente di soluto. Questo è dato dalla massa molare divisa per un numero intero che rappresenta il numero di equivalenti per mole della sostanza, e che chiameremo ω (la lettera greca omega) per evitare di confonderlo con il vero numero di equivalenti (n eq ) .
Combinando questa equazione con la precedente, otteniamo:
Il concetto del numero di equivalenti
La chiave per comprendere il concetto di numero di equivalenti, e in effetti la ragione per cui la concentrazione “normale” o normalità è così chiamata, sta in ω. Questo numero dipende dall’uso a cui è destinato il soluto o dalla reazione chimica a cui parteciperà.
Per ogni tipo di reazione chimica maggiore che coinvolge almeno due sostanze chimiche, possiamo definire quello che chiameremo reagente “Normale”, che non è altro che un termine generico che utilizziamo per identificare il reagente che partecipa alla versione più semplice possibile del tipo particolare reazione.
Ad esempio , se si tratta di una reazione acido-base , il caso più semplice sarebbe quello in cui un qualsiasi acido monoprotico (HA) reagisce con una base monobasica (B), per dare le rispettive coppie coniugate:
L’acido monoprotico HA e la base monobasica B sono quelli che chiameremmo rispettivamente acido e base normali. Ciò significa che qualsiasi acido come HCl o HNO 3 è un acido normale e qualsiasi base come NaOH o NH 3 sarebbe un esempio di base normale.
Se ora consideriamo un acido come l’acido solforico (H 2 SO 4 ) che è diprotico, la reazione con una base normale sarebbe:
Come possiamo vedere, ogni mole di questo acido è “equivalente” a 2 moli di un normale acido . Pertanto, diciamo che il numero di equivalenti per mole di acido solforico è 2. Per questo motivo, una soluzione 0,1 molare di H 2 SO 4 è equivalente a una soluzione 0,2 molare di un acido normale, quindi diciamo che la normalità di tale una soluzione è 0,2.
In altre parole, possiamo ridefinire il concetto di normalità come la concentrazione molare che un normale reagente avrebbe partecipando allo stesso tipo di reazione chimica del soluto .
La tabella seguente mostra come viene determinato ω per ogni tipo di soluto, a seconda della reazione in cui sarà coinvolto:
| tipo di reazione chimica | tipo di reagente | Numero di equivalenti per mole (ω) |
| Reazioni che coinvolgono i sali | Esci | ω è dato dal numero totale di cariche positive o negative nel sale neutro (entrambi i numeri sono uguali). Si calcola moltiplicando il numero di cationi per la loro carica o il numero di anioni per la loro. |
| Reazioni acido base | acidi | ω è dato dal numero di idrogeni che cede nella reazione. |
| Basi | ω è dato dal numero di idrogeni che può catturare | |
| Reazioni redox | agente ossidante | ω è dato dal numero di elettroni catturati da ciascuna molecola di agente ossidante nella semireazione di riduzione bilanciata. |
| agente riducente | ω è dato dal numero di elettroni ceduti da ciascuna molecola di agente riducente nella semireazione di ossidazione bilanciata. | |
| Soluti che non partecipano alle reazioni | ——- | ω vale 1eq/mol |
Quando dovresti usare la normalità?
A differenza della molarità che viene spesso utilizzata in qualsiasi contesto, la normalità viene utilizzata principalmente in situazioni che coinvolgono reazioni chimiche in soluzione, poiché facilitano i calcoli stechiometrici senza la necessità di scrivere reazioni chimiche bilanciate o regolate.
A causa del modo in cui viene definito il numero di equivalenti per mole, il numero di equivalenti di un reagente sarà sempre uguale al numero di equivalenti dell’altro quando reagiscono in rapporti stechiometrici. Poiché il numero di equivalenti può essere facilmente ricavato dalla normalità e dal volume della soluzione, possiamo eseguire calcoli stechiometrici molto rapidamente senza preoccuparci dei dettagli della reazione.
Ciò è particolarmente pratico nelle titolazioni o titolazioni volumetriche, poiché, al punto di equivalenza della titolazione, sarà sempre vero che:
E sostituendo gli equivalenti con il prodotto della normalità per il volume, otteniamo:
Qualcosa di simile potrebbe essere fatto con la molarità, ma richiede inevitabilmente che scriviamo l’equazione chimica e la aggiustiamo per ottenere i necessari rapporti stechiometrici.
Conversione tra molarità e normalità
La conversione tra molarità e normalità è molto semplice, poiché la seconda è sempre un multiplo intero della prima come mostrato di seguito:
Se conosciamo la molarità di una soluzione, possiamo calcolare le sue varie normalità semplicemente moltiplicando la molarità per il rispettivo numero di equivalenti per mole, ω.
Riferimenti
https://www.significados.com/concentracion-quimica/
