Κανονικότητα σε ό, τι συνίσταται και παραδείγματα

Το κανονικότητα είναι ένα μέτρο της συγκέντρωσης που χρησιμοποιείται όλο και λιγότερο συχνά στη χημεία των λύσεων. Δείχνει πόσο αντιδραστικό είναι το διάλυμα των διαλελυμένων ειδών, και όχι πόσο υψηλή είναι ή είναι η αραιωμένη συγκέντρωση του. Εκφράζεται με ισοδύναμα γραμμάρια ανά λίτρο διαλύματος (Eq / L).

Στη βιβλιογραφία έχουν προκύψει πολλές σύγχυση και συζητήσεις σχετικά με τον όρο «ισοδύναμο», καθώς ποικίλλει και έχει τη δική του αξία για όλες τις ουσίες. Επίσης, τα ισοδύναμα εξαρτώνται από το ποια χημική αντίδραση θεωρείται. Επομένως, η κανονικότητα δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί αυθαίρετα ή σε παγκόσμιο επίπεδο.

Για το λόγο αυτό, η IUPAC έχει συμβουλεύσει να σταματήσει να τη χρησιμοποιεί για να εκφράσει τις συγκεντρώσεις των λύσεων.

Ωστόσο, χρησιμοποιείται ακόμα σε αντιδράσεις οξέος-βάσης, που χρησιμοποιούνται ευρέως στην ογκομετρία. Αυτό συμβαίνει εν μέρει επειδή, λαμβάνοντας υπόψη τα ισοδύναμα ενός οξέος ή μιας βάσης, κάνει τους υπολογισμούς πολύ ευκολότερους. και επιπλέον, τα οξέα και οι βάσεις συμπεριφέρονται πάντα με τον ίδιο τρόπο μπροστά σε όλα τα σενάρια: απελευθερώνουν ή δέχονται ιόντα υδρογόνου, H⁺.

Ευρετήριο

• 1 Τι είναι η κανονικότητα?
  • 1.1 Τύποι
  • 1.2 Ισοδύναμα
• 2 Παραδείγματα
  • 2.1 Οξέα
  • 2.2 Βάσεις
  • 2.3 Στις αντιδράσεις καθίζησης
  • 2.4 Στις αντιδράσεις οξειδοαναγωγής
• 3 Αναφορές

Τι είναι η κανονικότητα?

Τύποι

Παρόλο που η κανονικότητα με τον απλό ορισμό της μπορεί να προκαλέσει σύγχυση, με λίγα λόγια δεν είναι τίποτα περισσότερο από τη γραμμομοριακότητα πολλαπλασιασμένη με έναν παράγοντα ισοδυναμίας:

Ν = ηΜ

Όπου n είναι ο συντελεστής ισοδυναμίας και εξαρτάται από τα αντιδραστικά είδη, καθώς και από την αντίδραση στην οποία συμμετέχει. Στη συνέχεια, γνωρίζοντας τη μονοματικότητά του, Μ, η κανονικότητά του μπορεί να υπολογιστεί με απλό πολλαπλασιασμό.

Εάν, από την άλλη πλευρά, μετρηθεί μόνο η μάζα του αντιδραστηρίου, θα χρησιμοποιηθεί το ισοδύναμο βάρος του:

ΡΕ = ΡΜ / η

Όπου το ΡΜ είναι το μοριακό βάρος. Αφού έχετε το PE και τη μάζα του αντιδραστηρίου, αρκεί να εφαρμόσετε μια διαίρεση για να αποκτήσετε τα ισοδύναμα που είναι διαθέσιμα στο μέσο αντίδρασης:

Eq = g / ΡΕ

Και τέλος, ο ορισμός της κανονικότητας λέει ότι εκφράζει ισοδύναμα γραμμάρια (ή ισοδύναμα) ανά λίτρο λύσης:

N = g / (PE ∙ V)

Τι είναι ίση με

Ν = Eq / V

Μετά από αυτούς τους υπολογισμούς, λαμβάνουμε πόσα ισοδύναμα έχουν τα δραστικά είδη κατά 1 λίτρο διαλύματος. ή, πόσα mEq υπάρχουν ανά 1mL διαλύματος.

Ισοδύναμα

Αλλά ποια είναι τα ισοδύναμα; Είναι τα μέρη που έχουν από κοινού ένα σύνολο αντιδρώντων ειδών. Για παράδειγμα, σε οξέα και βάσεις, τι συμβαίνει σε αυτούς όταν αντιδρούν; Απελευθερώνουν ή δέχονται H⁺, ανεξάρτητα από το αν πρόκειται για ένα υδραζίδιο (HCl, HF, κλπ.), ή ένα οξυοξείδιο (Η₂Έτσι₄, HNO₃, H₃PO₄, κ.λπ.).

Η γραμμομοριακότητα δεν διακρίνει τον αριθμό Η που το οξύ έχει στη δομή του, ή το ποσό του Η που μπορεί να δεχθεί μια βάση. απλά εξετάστε το σύνολο σε μοριακό βάρος. Ωστόσο, η κανονικότητα λαμβάνει υπόψη τον τρόπο συμπεριφοράς των ειδών και, κατά συνέπεια, τον βαθμό αντιδραστικότητας.

Εάν ένα οξύ απελευθερώνει ένα Η⁺, Μοριακά μόνο μια βάση μπορεί να την αποδεχθεί. με άλλα λόγια, ένα ισοδύναμο αντιδρά πάντα με ένα άλλο ισοδύναμο (OH, για την περίπτωση των βάσεων). Ομοίως, αν ένα είδος δίδει ηλεκτρόνια, ένα άλλο είδος πρέπει να δέχεται τον ίδιο αριθμό ηλεκτρονίων.

Από εδώ έρχεται η απλούστευση των υπολογισμών: γνωρίζοντας τον αριθμό των ισοδύναμων ενός είδους, είναι γνωστό ακριβώς πόσα είναι τα ισοδύναμα που αντιδρούν από τα άλλα είδη. Ενώ με τη χρήση των γραμμομορίων, πρέπει να κολλήσουμε στους στοιχειομετρικούς συντελεστές της χημικής εξίσωσης.

Παραδείγματα

Οξέα

Ξεκινώντας με το ζευγάρι HF και H₂Έτσι₄, για παράδειγμα, για να εξηγήσετε τα ισοδύναμα στην αντίδραση εξουδετέρωσης με NaOH:

HF + ΝαΟΗ => NaF + Η₂Ο

H₂Έτσι₄ + 2ΝaΟΗ => Na₂Έτσι₄ + 2Η₂Ο

Για να εξουδετερωθεί το HF απαιτείται ένα γραμμομόριο ΝαΟΗ, ενώ το Η₂Έτσι₄ Απαιτεί δύο κιλά βάσης. Αυτό σημαίνει ότι το HF είναι πιο δραστικό, καθώς χρειάζεται λιγότερη ποσότητα βάσης για την εξουδετέρωση του. Γιατί; Επειδή το HF έχει 1H (ένα ισοδύναμο) και το H₂Έτσι₄ 2Η (δύο ισοδύναμα).

Είναι σημαντικό να τονιστεί ότι, αν και HF, HCl, HI και HNO₃ είναι "εξίσου αντιδραστικές" σύμφωνα με την κανονικότητα, η φύση των δεσμών τους και, ως εκ τούτου, η οξύτητα τους, είναι εντελώς διαφορετικές.

Στη συνέχεια, γνωρίζοντας αυτό, η ομαλότητα για οποιοδήποτε οξύ μπορεί να υπολογιστεί πολλαπλασιάζοντας τον αριθμό του Η με τη γραμμομοριακότητά του:

1 · M = Ν (HF, HCl, CH₃COOH)

2 · M = Ν (Η₂Έτσι₄, H₂SeO₄, H₂S)

H Αντίδραση₃PO₄

Με το Η₃PO₄ έχει 3Η, και επομένως, έχει τρία ισοδύναμα. Ωστόσο, είναι ένα πολύ ασθενέστερο οξύ, επομένως δεν απελευθερώνει πάντα το H⁺.

Επιπλέον, με την παρουσία μιας ισχυρής βάσης δεν αντιδρούν απαραιτήτως όλα τα Η⁺? Αυτό σημαίνει ότι πρέπει να δοθεί προσοχή στην αντίδραση στην οποία συμμετέχετε:

H₃PO₄ + 2ΚΟΗ => Κ₂HPO₄ + 2Η₂Ο

Σε αυτή την περίπτωση, ο αριθμός των ισοδυνάμων είναι ίσος με 2 και όχι 3, δεδομένου ότι αντιδρούν μόνο 2Η⁺. Ενώ σε αυτή την άλλη αντίδραση:

H₃PO₄ + 3KOH => Κ₃PO₄ + 3Η₂Ο

Θεωρείται ότι η ομαλότητα του Η₃PO₄ είναι τριπλάσια της γραμμομοριακότητάς του (N = 3 ∙ M), δεδομένου ότι αυτή τη φορά αντιδρούν όλα τα ιόντα υδρογόνου.

Για το λόγο αυτό δεν αρκεί να υποθέσουμε έναν γενικό κανόνα για όλα τα οξέα, αλλά επίσης, πρέπει να γνωρίζετε ακριβώς πόσα Η⁺ συμμετέχουν στην αντίδραση.

Βάσεις

Μια πολύ παρόμοια περίπτωση συμβαίνει με τις βάσεις. Για τις ακόλουθες τρεις βάσεις εξουδετερωμένες με HCl έχουμε:

ΝαΟΗ + ΗΟΙ => NaCl + Η₂Ο

Ba (ΟΗ)₂ + 2HCl => BaCl₂ + 2Η₂Ο

ΑΙ (ΟΗ)₃ + 3HCl => ΑΙοΙ₃ + 3Η₂Ο

Το ΑΙ (ΟΗ)₃ χρειάζεστε τρεις φορές περισσότερο οξύ από το ΝαΟΗ. δηλαδή, το ΝαΟΗ χρειάζεται μόλις το ένα τρίτο της ποσότητας της προστιθέμενης βάσης για να εξουδετερώσει την ΑΙ (ΟΗ)₃.

Ως εκ τούτου, το ΝαΟΗ είναι πιο δραστικό, αφού έχει 1ΟΗ (ένα ισοδύναμο). το Ba (ΟΗ)₂ έχει 2ΟΗ (δύο ισοδύναμα) και ΑΙ (ΟΗ)₃ τρία ισοδύναμα.

Αν και δεν διαθέτει ομάδες ΟΗ, το Na₂CO₃ είναι σε θέση να δεχτεί έως και 2Η⁺, και επομένως, έχει δύο ισοδύναμα. αλλά αν δεχθείτε μόνο 1H⁺, τότε συμμετέχετε με ένα ισοδύναμο.

Στις αντιδράσεις καθίζησης

Όταν ένα κατιόν και ένα ανιόν έρχονται μαζί για να καταβυθιστούν σε ένα αλάτι, ο αριθμός των ισοδυνάμων για κάθε ένα είναι ίσος με το φορτίο του:

Mg²⁺ + 2Cl^- => MgCl₂

Έτσι, το Mg²⁺ έχει δύο ισοδύναμα, ενώ το Cl^- έχει μόνο ένα Αλλά ποια είναι η κανονικότητα του MgCl₂? Η τιμή του είναι σχετική, μπορεί να είναι 1M ή 2 ∙ M, ανάλογα με το αν θεωρείται το Mg²⁺ ή Cl^-.

Στις οξειδοαναγωγικές αντιδράσεις

Ο αριθμός των ισοδυνάμων για τα είδη που εμπλέκονται στις αντιδράσεις οξειδοαναγωγής είναι ίσος με τον αριθμό των ηλεκτρονίων που αποκτήθηκαν ή χάθηκαν κατά την ίδια αντίδραση.

3C₂Ο₄^2- + Cr₂Ο₇^2- + 14Η⁺ => 2Cr³⁺ + 6CO₂ + 7Η₂Ο

Ποια θα είναι η κανονικότητα για το C₂Ο₄^2- και το Cr₂Ο₇^2-? Για το σκοπό αυτό, πρέπει να λαμβάνονται υπόψη οι μερικές αντιδράσεις που περιλαμβάνουν ηλεκτρόνια ως αντιδραστήρια ή προϊόντα:

Γ₂Ο₄^2- => 2CO₂ + 2ε^-

Cr₂Ο₇^2- + 14Η⁺ + 6ε^- => 2Cr³⁺ + 7Η₂Ο

Κάθε C₂Ο₄^2- απελευθερώνει 2 ηλεκτρόνια και κάθε Cr₂Ο₇^2- δέχεται 6 ηλεκτρόνια. και μετά από μια κούνια, η προκύπτουσα χημική εξίσωση είναι η πρώτη από τις τρεις.

Στη συνέχεια, η κανονικότητα για το C₂Ο₄^2- είναι 2 ∙ M και 6 ∙ M για το Cr₂Ο₇^2- (θυμηθείτε, Ν = ηΜ).

Αναφορές

1. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (22 Οκτωβρίου 2018). Πώς να υπολογίσετε την Κανονικότητα (Χημεία). Ανακτήθηκε από: thoughtco.com
2. Softschools. (2018). Κανονική φόρμουλα. Ανακτήθηκε από: softschools.com
3. Harvey D. (26 Μαΐου 2016). Κανονικότητα Χημεία LibreTexts. Ανακτήθηκε από: chem.libretexts.org
4. Lic Pilar Rodríguez Μ. (2002). Χημεία: πρώτο έτος διαφοροποίησης. Salesiana Editorial Foundation, σελ. 56-58.
5. Peter J. Mikulecky, Chris Hren. (2018). Εξέταση ισοδυνάμων και κανονικότητας. Βιβλίο εργασίας χημείας για ανδρείκελα. Ανακτήθηκε από: dummies.com
6. Wikipedia. (2018). Ισοδύναμη συγκέντρωση. Ανακτήθηκε από: en.wikipedia.org
7. Κανονικότητα [PDF] Ανακτήθηκε από: faculty.chemeketa.edu
8. Day, R., & Underwood, Α. (1986). Ποσοτική Αναλυτική Χημεία (πέμπτη έκδοση). PEARSON Prentice Hall, σελ. 67, 82.