Soluções padrão: conceito, preparação, exemplos - Ciência - 2023

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As soluções normais são todos aqueles em que a concentração do soluto é expressa em gramas equivalentes ou equivalentes por litro de solução.

Ao falar sobre a normalidade de uma solução, refere-se ao número de equivalentes de um soluto que possui por litro de solução. Mas para encontrar esse número de equivalentes é necessário saber seu peso equivalente, que varia entre os elementos, o tipo de composto químico ou mesmo a reação que ocorre.

É por isso que as soluções normais são geralmente mais complicadas de preparar em termos de seus cálculos teóricos. Eles são reconhecidos porque apresentam o 'N' de normalidade em seus rótulos. Muitos ácidos e bases foram preparados de acordo com esta concentração; por exemplo, NaOH 0,01 N.

Onde a maioria das soluções normais ocorrem são nos reagentes usados para reações redox. Geralmente, essas são soluções de sais como KMnO₄, CuSO₄, CrCl₃, entre outras.

Na maioria das vezes, e de modo geral, as soluções molares são preferíveis às normais. Isso porque os primeiros são mais fáceis de preparar e relacionar suas concentrações a qualquer processo.

Preparação de soluções normais

Como as soluções normais são preparadas? Embora as etapas a seguir não sejam diferentes daquelas de outras soluções, elas serão explicadas a seguir:

Passo 1

Encontre as características químicas do reagente que deseja preparar, usando as informações que aparecem no rótulo do recipiente do reagente. A informação necessária é a fórmula química do reagente, seu peso molecular, se o reagente é anidro ou não, etc.

Passo 2

Faça os cálculos necessários para a preparação das soluções normais. A normalidade é expressa em equivalentes por litro (Eq / L) e é abreviada com a letra 'N'.

O cálculo é iniciado dividindo a concentração da solução expressa em gramas / litro (g / L) pelo peso equivalente expresso em gramas por equivalente (g / Eq). Mas primeiro, deve-se obter o peso equivalente do reagente, levando em consideração o tipo de reagente químico.

Exemplo

Quantos gramas de carbonato de sódio são necessários para preparar um litro de uma solução 2 N, sabendo que tem um peso molecular de 106 g / mol?

Por definição, uma solução normal (N) é expressa em equivalentes / litro (Eq / L). Mas o número de equivalentes deve ser calculado com base no peso equivalente do reagente químico. Em seguida, a etapa inicial do cálculo é obter o peso equivalente do Na₂CO₃.

O reagente é um sal, então seu pEq é:

PM / (Sm x Vm)

O metal no Na₂CO₃ é Na. O subscrito de Na (Sm) é 2 e sua valência (Vm) é 1. Portanto, Sm x Vm é igual a 2.

pEq = PM / 2

= 106 g / mol ÷ 2 Eq / mol

= 53 g / Eq

A solução Na₂CO₃ que você deseja preparar é 2 N, portanto, por definição, tem uma concentração de 2 Eq / L. Então, a concentração expressa em g / L pode ser encontrada, usando a expressão matemática:

g / L = Eq / L (N) x pEq (g / Eq)

= 2 Eq / L x 53 g / Eq

= 106

Assim, para preparar 1 litro de uma solução 2N de carbonato de sódio, são necessários 106 g do reagente.

etapa 3

Pesar os gramas calculados de reagente em balança analítica ou de precisão, com cuidado para não cometer erros de pesagem.

Passo 4

Dissolva o reagente pesado em um béquer e adicione um volume adequado de água desionizada ou destilada, de forma que o volume em que o reagente se dissolva não ultrapasse o volume estipulado.

Etapa 5

Despeje o conteúdo do copo em um balão volumétrico e adicione água até atingir sua capacidade. Finalmente, o volume do reagente é transferido para um recipiente adequado para armazenamento e uso.

Exemplos de soluções normais

Exemplo 1

Quantos gramas de hidróxido de sódio (NaOH) são necessários para preparar 1,5 litros de uma solução 2N e que volume de HCl 1N é necessário para neutralizar completamente o NaOH? Peso molecular NaOH = 40 g / mol.

Parte A

O peso equivalente de NaOH é calculado como:

PEq NaOH = PM / No. OH

NaOH é uma base que possui apenas um OH.

pEq NaOH = 40 g / mol ÷ 1 Eq / mol

= 40 g / Eq

O número de gramas de NaOH necessários para preparar uma solução de NaOH pode ser obtido aplicando a relação:

g / L NaOH = Normalidade (Eq / L) x pEq (g / Eq)

= 2 Eq / L x 40 g / Eq

= 80 g / L

Agora, os gramas de NaOH necessários para preparar 1,5 L de uma solução de NaOH 2 N podem ser obtidos:

g de NaOH = 80 g / L x 1,5 L

= 120 g NaOH

Parte b

Uma característica dos equivalentes é que vários deles reagem com o mesmo número de outros equivalentes.

A reação proposta é uma reação de neutralização, na qual um ácido (HCl) reage com uma base (NaOH) para produzir um sal e água. Portanto, um número equivalente de ácido (EqA) reage com o mesmo número equivalente de uma base (EqB) para produzir sua neutralização.

Saber que os equivalentes estão relacionados à normalidade e ao volume por meio da seguinte expressão:

Eq = V x N

O volume de HCl necessário para neutralizar o NaOH pode ser determinado:

EqA = V_PARAx N_PARA

EqB = V_Bx N_B

EqA = EqB

Então,

V_PARA x N_PARA = V_B x N_B

Resolvemos para V_PARA:

V_PARA= V_Bx N_B / N_PARA

Neste caso, intervêm ácido clorídrico (1 N) e hidróxido de sódio (2 N):

V_PARA = (1,5 L x 2 Eq / L) / 1 Eq / L

= 3 L

3 litros de uma solução de HCl 1 N são necessários para neutralizar 1,5 litros de uma solução de NaOH 2N.

Exemplo 2

Qual será a normalidade de uma solução de cloreto de cálcio (CaCl₂) O que é preparado dissolvendo 120 gramas do reagente em 1,5 litros? Peso molecular CaCl₂ = 111 g / mol

Vamos primeiro determinar o peso equivalente (pEq) de CaCl₂. O CaCl₂ é um sal, portanto:

pEq = PM / (Sm x Vm)

O metal é o cálcio (Ca), seu subscrito é 1 (Sm) e sua valência é 2 (Vm). Assim, substituímos:

pEq = 111 g / mol / (1 x 2)

= 55,5 g / Eq

Finalmente, procedemos para determinar a normalidade (Eq / L) da solução. Este cálculo pode ser obtido aplicando os fatores de conversão apropriados:

N = (120 g / 1,5 L) x (Eq / 55,5 g)

= 1,44

Portanto, por definição, a normalidade da solução de CaCl₂ é 1,44 N

Referências

Ma. Berenice Charles Herrera. (18 de setembro de 2011). Solução normal (N). Recuperado de: pdifresh.blogspot.com
Ankur Choudhary. (2020). Preparação de soluções molares e normais. Recuperado de: pharmaguideline.com
Lab CE. (2020). O que é uma solução normal? Recuperado de: labce.com
Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (11 de fevereiro de 2020). Como calcular a normalidade (química). Recuperado de: Thoughtco.com
Wikipedia. (2020). Concentração equivalente. Recuperado de: en.wikipedia.org