Normalidade (química): em que consiste e exemplos - Ciência - 2023

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o normal é uma medida de concentração usada, cada vez menos frequentemente, na química de soluções. Ele indica quão reativa é a solução das espécies dissolvidas, ao invés de quão alta ou diluída é sua concentração. É expresso em gramas equivalentes por litro de solução (Eq / L).

Muita confusão e debate surgiram na literatura sobre o termo 'equivalente', pois ele varia e tem seu próprio valor para todas as substâncias. Da mesma forma, os equivalentes dependem da reação química que está sendo considerada; portanto, a normalidade não pode ser usada arbitrariamente ou globalmente.

Por este motivo, a IUPAC aconselhou a suspensão do uso para expressar concentrações de soluções.

Porém, ainda é utilizado em reações ácido-base, amplamente utilizadas em volumetria. Isso ocorre em parte porque, considerando os equivalentes de um ácido ou de uma base, torna os cálculos muito mais fáceis; Além disso, ácidos e bases sempre se comportam da mesma maneira em todos os cenários: eles liberam ou aceitam íons de hidrogênio, H⁺.

O que é normalidade?

Fórmulas

Embora a normalidade por sua mera definição possa gerar confusão, em suma, nada mais é do que molaridade multiplicada por um fator de equivalência:

N = nM

Onde n é o fator de equivalência e depende das espécies reativas, bem como da reação da qual participa. Então, conhecendo sua molaridade, M, sua normalidade pode ser calculada por simples multiplicação.

Se, por outro lado, apenas a massa do reagente estiver disponível, seu peso equivalente será utilizado:

PE = PM / n

Onde MW é o peso molecular. Assim que tiver o PE e a massa do reagente, basta aplicar uma divisão para obter os equivalentes disponíveis no meio de reação:

Eq = g / PE

E, finalmente, a definição de normalidade diz que ela expressa os equivalentes-grama (ou equivalentes) por um litro de solução:

N = g / (PE ∙ V)

O que é igual a

N = Eq / V

Após esses cálculos, obtém-se quantos equivalentes a espécie reativa possui por 1L de solução; ou quantos mEq existem por 1mL de solução.

Equivalentes

Mas quais são os equivalentes? São as partes que têm em comum um conjunto de espécies reativas. Por exemplo, para ácidos e bases, o que acontece com eles quando reagem? Livre ou aceite H⁺, independentemente de ser um hidrácido (HCl, HF, etc.) ou um oxácido (H₂SW₄, HNO₃, H₃PO₄, etc.).

A molaridade não discrimina o número de H que o ácido possui em sua estrutura, nem a quantidade de H que uma base pode aceitar; apenas considere todo o conjunto em peso molecular. No entanto, a normalidade leva em consideração como as espécies se comportam e, portanto, o grau de reatividade.

Se um ácido libera um H⁺, molecularmente, apenas uma base pode aceitá-lo; em outras palavras, um equivalente sempre reage com outro equivalente (OH, no caso das bases). Da mesma forma, se uma espécie doa elétrons, outra espécie deve aceitar o mesmo número de elétrons.

Daí vem a simplificação dos cálculos: sabendo o número de equivalentes de uma espécie, sabe-se exatamente quantos são os equivalentes que reagem com as outras espécies. Já com o uso de moles, você deve se ater aos coeficientes estequiométricos da equação química.

Exemplos

Ácidos

Começando com o par HF e H₂SW₄, por exemplo, para explicar os equivalentes em sua reação de neutralização com NaOH:

HF + NaOH => NaF + H₂OU

H₂SW₄ + 2 NaOH => Na₂SW₄ + 2H₂OU

Para neutralizar HF, um mole de NaOH é necessário, enquanto H₂SW₄ requer dois moles de base. Isso significa que o HF é mais reativo, pois necessita de uma quantidade menor de base para sua neutralização. Por quê? Porque HF tem 1H (um equivalente) e H₂SW₄2H (dois equivalentes).

É importante enfatizar que, embora HF, HCl, HI e HNO₃ são "igualmente reativos" segundo a normalidade, a natureza das suas ligações e, portanto, a sua intensidade de acidez, são totalmente diferentes.

Então, sabendo disso, a normalidade para qualquer ácido pode ser calculada multiplicando o número de H por sua molaridade:

1 ∙ M = N (HF, HCl, CH₃COOH)

2 ∙ M = N (H₂SW₄, H₂SeO₄, H₂S)

Reação H₃PO₄

Com o H₃PO₄ você tem 3H e, portanto, tem três equivalentes. No entanto, é um ácido muito mais fraco, por isso nem sempre libera todo o seu H⁺.

Além disso, na presença de uma base forte, nem todos os seus H reagem necessariamente.⁺; Isso significa que deve-se prestar atenção à reação em que você está participando:

H₃PO₄ + 2 KOH => K₂HPO₄ + 2H₂OU

Neste caso, o número de equivalentes é igual a 2 e não 3, uma vez que apenas 2H reagem⁺. Enquanto nesta outra reação:

H₃PO₄ + 3 KOH => K₃PO₄ + 3H₂OU

Considera-se que a normalidade de H₃PO₄é três vezes sua molaridade (N = 3 ∙ M), já que desta vez todos os íons de hidrogênio reagem.

Por isso não é suficiente assumir uma regra geral para todos os ácidos, mas também, deve-se saber exatamente quantos H⁺ eles participam da reação.

Bases

Um caso muito semelhante ocorre com as bases. Para as seguintes três bases neutralizadas com HCl, temos:

NaOH + HCl => NaCl + H₂OU

Ba (OH)₂ + 2HCl => BaCl₂ + 2H₂OU

Al (OH)₃ + 3HCl => AlCl₃ + 3H₂OU

El Al (OH)₃ precisa de três vezes mais ácido do que NaOH; ou seja, o NaOH precisa de apenas um terço da quantidade de base adicionada para neutralizar o Al (OH)₃.

Portanto, o NaOH é mais reativo, pois possui 1OH (um equivalente); o Ba (OH)₂ tem 2OH (dois equivalentes), e Al (OH)₃três equivalentes.

Embora não tenha grupos OH, Na₂CO₃ é capaz de aceitar até 2H⁺e, portanto, tem dois equivalentes; mas se você aceitar apenas 1H⁺e participe com um equivalente.

Em reações de precipitação

Quando um cátion e um ânion se unem para precipitar em um sal, o número de equivalentes para cada um é igual à sua carga:

Mg²⁺ + 2Cl^– => MgCl₂

Assim, o Mg²⁺ tem dois equivalentes, enquanto Cl^– tem apenas um. Mas qual é a normalidade do MgCl₂? Seu valor é relativo, pode ser 1M ou 2 ∙ M, dependendo se o Mg é considerado²⁺ou Cl^–.

Em reações redox

O número de equivalentes para as espécies envolvidas nas reações redox é igual ao número de elétrons ganhos ou perdidos durante as mesmas.

3C₂OU₄^2- + Cr₂OU₇^2- + 14H⁺ => 2Cr³⁺ + 6CO₂ + 7H₂OU

O que será normal para o C₂OU₄^2-e Cr₂OU₇^2-? Para isso, as reações parciais onde os elétrons participam como reagentes ou produtos devem ser levadas em consideração:

C₂OU₄^2-=> 2CO₂ + 2e^–

Cr₂OU₇^2-+ 14H⁺ + 6e^– => 2Cr³⁺ + 7H₂OU

Cada C₂OU₄^2-libera 2 elétrons, e cada Cr₂OU₇^2-aceita 6 elétrons; e após o equilíbrio, a equação química resultante é a primeira das três.

Então, normalidade para C₂OU₄^2-é 2 ∙ M e 6 ∙ M para Cr₂OU₇^2-(lembre-se, N = nM).

Referências

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Softschools. (2018). Fórmula de normalidade. Recuperado de: softschools.com
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