Concentrazione equivalente

La concentrazione equivalente , normalità scaduta ( simbolo dell'unità  N e simbolo della formula N ), è una concentrazione speciale di sostanza in chimica . ${\ displaystyle c _ {\ mathrm {eq}}}$ 

definizione

La concentrazione equivalente è definita come:

${\ displaystyle c _ {\ mathrm {eq}} = z \ cdot c = z \ cdot {\ frac {n} {V}}}$

insieme a

• la valenza stechiometrica z , chiamata anche numero equivalente
• la concentrazione molare c la soluzione
• la quantità di sostanza ${\ stile di visualizzazione n}$
• il volume di  V .

Nel caso di z  = 3, la concentrazione equivalente è tre volte maggiore della concentrazione molare, perché ogni particella intera viene contata z volte. L'espressione 1 / z è anche chiamata particelle equivalenti o equivalenti. c _eq è una misura di quanti equivalenti di una sostanza ci sono in un certo volume della soluzione, da qui il termine "concentrazione equivalente".

Il valore stechiometrico - e quindi anche la concentrazione equivalente di una certa soluzione - può dipendere dalla reazione chimica, cioè dall'uso della soluzione, senza che la soluzione stessa cambi. Inoltre, la concentrazione equivalente dipende dalla temperatura:${\ displaystyle c _ {\ mathrm {eq}} = f (T)}$

Un'altra possibilità è la definizione di normalità  N tramite il numero di equivalenti o Val disciolti in un litro di una soluzione :

${\ displaystyle N = {\ frac {n_ {val}} {V}} = {\ frac {z \ cdot n} {V}}}$

insieme a

• la quantità di equivalenti.${\ displaystyle n_ {val}}$

unità

La solita unità di concentrazione equivalente è mol /litro. Le soluzioni con c _eq = 1 mol/l erano precedentemente chiamate "soluzioni normali". Se c _eq = 0.1 mol/l, si parlava di “0.1 N soluzioni” ecc. (vedi anche soluzione standard ).

L'uso di soluzioni standard con una concentrazione equivalente di 1 mol/l ("soluzione uni-normale") o 0,1 mol/l fu introdotto nella chimica analitica in particolare da Friedrich Mohr (1806-1879) , soprattutto nei suoi dal 1855 in diversi edizioni pubblicate libro di testo "Chemisch-Analytische Titrirmethode".

Esempi

La concentrazione equivalente è particolarmente importante nelle reazioni ioniche, di neutralizzazione e redox e nell'analisi dimensionale .

Soluzioni saline

Il carbonato di sodio (Na ₂ CO ₃ ) è costituito da due ioni sodio (Na ⁺ ) e uno ione carbonato . Pertanto, una soluzione di carbonato di sodio 1 molare (M) corrisponde a una soluzione di carbonato di sodio 2 normale (N) basata sugli ioni sodio (z = 2).

Reazioni acido-base

In reazioni acido-base , equivalenti particelle sono protoni (H ⁺ ) in soluzioni acide o ioni idrossido (OH ^- ) in soluzioni basiche. Ad esempio, due protoni possono legarsi a uno ione solfato (SO ₄ ²⁻ ), che corrisponde alla valenza dello ione acido. Di conseguenza, la soluzione contiene il doppio delle particelle equivalenti (qui protoni) delle molecole della sostanza stessa.

${\ displaystyle \ mathrm {H_ {2} SO_ {4} \ longrightarrow SO_ {4} ^ {2 -} + 2 \ H ^ {+}}}$,

D. cioè 1 mol / l (H ₂ SO ₄ ) = 2 N (H ₂ SO ₄ ), o in altre parole: una soluzione 1-normale di H ₂ SO ₄ è ½ molare (1 N corrisponde a ½ M).

Nelle titolazioni acido/base ci sono acidi con uno, due (es. acido solforico) o tre protoni (es. acido fosforico). Se questi acidi sono titolati con soda caustica, sono necessarie una, due o tre parti di soda caustica per neutralizzare un acido, a seconda del numero di equivalenti dell'acido. Pertanto, nelle titolazioni acido/base, la massa molare viene divisa per il numero di protoni che possono essere rilasciati o assorbiti e questa quantità di sostanza viene distillata in un litro. Acqua disciolta per dare la concentrazione equivalente di 1 mole n ^{eq di} protoni. Allora vale esattamente quanto segue:

n ^eq (H ₂ SO ₄ ) = n ^eq (NaOH)

Reazioni redox

Nel caso delle reazioni redox, invece, l'equivalente è la quantità di sostanza dell'agente ossidante o riducente che può accettare o rilasciare esattamente 1 mole di elettroni. Un esempio:

${\ displaystyle \ mathrm {\ MnO_ {4} ^ {-} + 8 \ H ^ {+} + 5 \ e ^ {-} \ longrightarrow \ Mn ^ {2 +} + 4 \ H_ {2} O}}$

In questa reazione, il permanganato è l'agente ossidante e 1 mole di manganese (VII) accetta 5 moli di elettroni. Di conseguenza, ¹ ⁄ ₅  mol di manganese (VII) richiede esattamente 1 mole di elettroni. La particella equivalente qui è ¹ ⁄ ₅  MnO ₄ ^- .

In una reazione redox, un permanganato MnO può ₄ ^- prendere cinque elettroni, ma uno ione cloruro emette solo un elettrone. La massa molare del permanganato di potassio deve essere divisa per 5, quindi la quantità deve essere sciolta in un litro esatto di acqua distillata per ottenere la concentrazione equivalente di questo agente ossidante di 1  n ^eq (mol di assorbimento di elettroni) / litro. L' assorbimento di elettroni 1  n ^eq (= 1 ^eq ) corrisponde a ¹ ⁄ ₅ massa molare di KMnO ₄ e questo è descritto come:

n ^eq (KMnO ₄ ) = n ( ¹ ⁄ ₅ KMnO ₄ ).

fonti

• Hans R. Christen, Gerd Meyer: Fondamenti di chimica generale e inorganica. Salle + Sauerländer, 1997, ISBN 3-7935-5493-7
• Frank H. Stepheson: Matematica in laboratorio. Elsevier Verlag, Monaco di Baviera 2004, ISBN 3-8274-1596-9

link internet

Evidenze individuali

1. ^ Wilhelm Strube: La via storica della chimica . Aulis Verlag Deubner & Co KG, Colonia 1989, ISBN 3-7614-1180-4 , p. 220 .