的正常是越来越多地用于较不频繁地,在溶液中的化学浓度的量度。它指示溶解物质的溶液有多活泼,而不是浓度高或低。它表示为每升溶液的克当量(Eq / L)。
关于“等效”一词的文献引起了很多混乱和争论,因为它有所变化并且对所有物质都有其自身的价值。同样,当量值取决于所考虑的化学反应。因此,不能随意或全局使用正态性。
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因此,IUPAC建议停止使用它来表达溶液的浓度。
但是,它仍用于酸碱反应中,广泛用于容量法中。部分原因是,考虑到酸或碱的当量,它使计算变得容易得多。此外,酸和碱在所有情况下始终具有相同的行为:它们释放或接受氢离子H +。
什么是正常现象?
公式
简而言之,尽管正常性会引起混乱,但简而言之,它不过是摩尔比乘以等效系数而已:
N = nM
其中,n是当量因子,取决于反应性物种及其参与的反应。然后,知道其摩尔浓度M,可以通过简单的乘法计算其正态性。
另一方面,如果仅试剂的质量可用,则将使用其当量:
PE = PM / n
其中MW是分子量。获得PE和反应物的质量后,只需进行除法即可获得反应介质中可用的当量值:
方程= g / PE
最后,正态性的定义表示它表示每升溶液中的克当量(或等效物):
N =克/(PE∙V)
什么等于
N =方程/ V
经过这些计算,可以得出每1升溶液中有多少种反应物。或者,每1mL溶液中有多少mEq。
等价物
但是等价的是什么?它们是共有一组反应性物种的部分。例如,对于酸和碱,当它们发生反应时会发生什么?它们释放或接受H +,无论是氢酸(HCl,HF等)还是草酸(H 2 SO 4,HNO 3,H 3 PO 4等)。
摩尔数不能区分酸在其结构中具有的H数或碱可以接受的H量。仅考虑整套分子量。但是,正常性考虑了物种的行为方式,因此也考虑了反应程度。
如果酸释放出H +,则在分子上只有碱才能接受它。换句话说,一个等价物总是与另一个等价物反应(在碱的情况下为OH)。同样,如果一个物种捐赠电子,则另一个物种必须接受相同数量的电子。
由此简化了计算:知道一个物种的当量数,就可以确切地知道与另一物种发生反应的当量数。鉴于使用摩尔,您必须遵守化学方程式的化学计量系数。
例子
酸类
以HF和H 2 SO 4对开始,例如,解释它们与NaOH中和反应中的当量:
HF + NaOH => NaF + H 2 O
H 2 SO 4 + 2NaOH => Na 2 SO 4 + 2H 2 O
为了中和HF,需要一摩尔的NaOH,而H 2 SO 4需要两摩尔的碱。这意味着HF具有更高的反应性,因为它需要更少量的碱进行中和。为什么?因为HF具有1H(一个当量)和H 2 SO 4 2H(两个当量)。
需要强调的是,尽管HF,HCl,HI和HNO 3根据常态是“相等反应性”的,但它们的键的性质以及因此的酸度却完全不同。
因此,知道了这一点,可以通过将H的数量乘以其摩尔数来计算任何酸的正态性:
1∙M = N(HF,HCl,CH 3 COOH)
2∙M = N(H 2 SO 4,H 2 SeO 4,H 2 S)
H反应
对于H 3 PO 4,您具有3H,因此它具有三个等效项。但是,它是一种弱得多的酸,因此它并不总是释放所有的H +。
此外,在强碱的存在下,并非所有的H +都会反应;这意味着应注意您所参与的反应:
H 3 PO 4 + 2KOH => K 2 HPO 4 + 2H 2 O
在这种情况下,等效数量等于2,而不是3,因为只有2H +反应。在其他反应中:
H 3 PO 4 + 3KOH => K 3 PO 4 + 3H 2 O
可以认为H 3 PO 4的正态性是其摩尔浓度的三倍(N = 3∙M),因为这次所有氢离子都会发生反应。
因此,仅对所有酸假定一个一般规则是不够的,而且必须确切地知道有多少H +参与反应。
基地
基地发生了非常相似的情况。对于以下用HCl中和的三种碱,我们有:
NaOH + HCl => NaCl + H 2 O
Ba(OH)2 + 2HCl => BaCl 2 + 2H 2 O
Al(OH)3 + 3HCl => AlCl 3 + 3H 2 O
Al(OH)3需要的酸量是NaOH的三倍;也就是说,NaOH仅需要添加碱量的三分之一即可中和Al(OH)3。
因此,NaOH具有1OH(1当量),因此更具反应性。Ba(OH)2具有2OH(两个当量),而Al(OH)3具有三个当量。
尽管它没有OH基团,但Na 2 CO 3能够接受至多2H +,因此具有两个当量。但是如果您只接受1H +,那么您将参加等效的活动。
在沉淀反应中
当阳离子和阴离子结合在一起沉淀成盐时,两者的当量数等于其电荷:
镁2+ + 2Cl - => 镁2
因此,镁2+具有两个当量,而氯-只有一个。但是MgCl 2的正态性是什么?它的值是相对的,它可以是1M或2∙男,这取决于是否镁2+或Cl -被认为是。
在氧化还原反应中
参与氧化还原反应的物质的当量数等于在该过程中获得或失去的电子数。
3C 2 O 4 2- + Cr 2 O 7 2- + 14H + => 2Cr 3+ + 6CO 2 + 7H 2 O
C 2 O 4 2-和Cr 2 O 7 2-的正态性是什么?为此,必须考虑电子作为反应物或产物参与的部分反应:
c ^ 2 Ò 4 2- => 2CO 2 + 2e中-
Cr 2 O 7 2- + 14H + + 6e - => 2Cr 3+ + 7H 2 O
每个C 2 O 4 2-释放2个电子,每个Cr 2 O 7 2-接受6个电子;平衡后,化学方程式是三个方程式中的第一个。
因此,C 2 O 4 2-的正态性为2∙M,Cr 2 O 7 2-的正态性为6∙M (请记住,N = nM)。
参考文献
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