NORMALITÉ (CHIMIE): EN QUOI ELLE CONSISTE ET EXEMPLES - CHIMIE - 2025

La normale est une mesure de concentration utilisée de moins en moins fréquemment, en chimie des solutions. Il indique le degré de réactivité de la solution de l'espèce dissoute, plutôt que le niveau de concentration ou de dilution de sa concentration. Il est exprimé en équivalent gramme par litre de solution (Eq / L).

Beaucoup de confusion et de débats ont surgi dans la littérature concernant le terme «équivalent», car il varie et a sa propre valeur pour toutes les substances. De même, les équivalents dépendent de la réaction chimique considérée; par conséquent, la normalité ne peut pas être utilisée arbitrairement ou globalement.

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Pour cette raison, l'IUPAC a conseillé de cesser de l'utiliser pour exprimer des concentrations de solutions.

Cependant, il est toujours utilisé dans les réactions acide-base, largement utilisé en volumétrie. C'est en partie parce que, compte tenu des équivalents d'un acide ou d'une base, cela rend les calculs beaucoup plus faciles; De plus, les acides et les bases se comportent toujours de la même manière contre tous les scénarios: ils libèrent ou acceptent des ions hydrogène, H ⁺.

Qu'est-ce que la normalité?

Formules

Bien que la normalité par sa simple définition puisse générer de la confusion, en bref, ce n'est rien de plus que de la molarité multipliée par un facteur d'équivalence:

N = nM

Où n est le facteur d'équivalence et dépend de l'espèce réactive, ainsi que de la réaction à laquelle il participe. Puis, connaissant sa molarité, M, sa normalité peut être calculée par simple multiplication.

Si, en revanche, seule la masse du réactif est disponible, son poids équivalent sera utilisé:

PE = PM / n

Où MW est le poids moléculaire. Une fois que vous avez le PE, et la masse du réactif, il suffit d'appliquer une division pour obtenir les équivalents disponibles dans le milieu réactionnel:

Éq = g / PE

Et enfin, la définition de la normalité dit qu'elle exprime les grammes-équivalents (ou équivalents) pour un litre de solution:

N = g / (PE ∙ V)

Qu'est-ce qui est égal à

N = Eq / V

Après ces calculs, on obtient le nombre d'équivalents de l'espèce réactive pour 1L de solution; ou combien de mEq y a-t-il par 1 ml de solution.

Equivalents

Mais quels sont les équivalents? Ce sont les parties qui ont en commun un ensemble d'espèces réactives. Par exemple, aux acides et aux bases, que leur arrive-t-il lorsqu'ils réagissent? Ils libèrent ou acceptent H ⁺, qu'il s'agisse d'un hydracide (HCl, HF, etc.), ou d'un oxacide (H ₂ SO ₄, HNO ₃, H ₃ PO ₄, etc.).

La molarité ne discrimine pas le nombre de H que l'acide a dans sa structure, ou la quantité de H qu'une base peut accepter; il suffit de considérer l'ensemble entier en poids moléculaire. Cependant, la normalité tient compte du comportement des espèces et, par conséquent, du degré de réactivité.

Si un acide libère un H ⁺, seule une base moléculaire peut l'accepter; en d'autres termes, un équivalent réagit toujours avec un autre équivalent (OH, dans le cas des bases). De même, si une espèce donne des électrons, une autre espèce doit accepter le même nombre d'électrons.

C'est de là que vient la simplification des calculs: connaissant le nombre d'équivalents d'une espèce, on sait exactement combien sont les équivalents qui réagissent des autres espèces. Alors qu'avec l'utilisation de grains de beauté, vous devez respecter les coefficients stoechiométriques de l'équation chimique.

Exemples

Acides

À partir du couple HF et H ₂ SO ₄, par exemple, pour expliquer les équivalents dans leur réaction de neutralisation avec NaOH:

HF + NaOH => NaF + H ₂ O

H ₂ SO ₄ + 2NaOH => Na ₂ SO ₄ + 2H ₂ O

Pour neutraliser HF, une mole de NaOH est nécessaire, tandis que H ₂ SO ₄ nécessite deux moles de base. Cela signifie que HF est plus réactif car il a besoin d'une plus petite quantité de base pour sa neutralisation. Parce que? Parce que HF a 1H (un équivalent) et H ₂ SO ₄ 2H (deux équivalents).

Il est important de souligner que, bien que HF, HCl, HI et HNO ₃ soient "également réactifs" selon la normalité, la nature de leurs liaisons et, par conséquent, leur force d'acidité, sont totalement différentes.

Donc, sachant cela, la normalité pour tout acide peut être calculée en multipliant le nombre de H par sa molarité:

1 ∙ M = N (HF, HCl, CH ₃ COOH)

2 ∙ M = N (H ₂ SO ₄, H ₂ SeO ₄, H ₂ S)

Réaction H

Avec H ₃ PO _4, vous avez 3H, et par conséquent, il a trois équivalents. Cependant, c'est un acide beaucoup plus faible, donc il ne libère pas toujours tout son H ⁺.

De plus, en présence d'une base forte, tous ses H ⁺ ne réagissent pas nécessairement; Cela signifie qu'il faut prêter attention à la réaction à laquelle vous participez:

H ₃ PO ₄ + 2KOH => K ₂ HPO ₄ + 2H ₂ O

Dans ce cas, le nombre d'équivalents est égal à 2 et non à 3, puisque seuls 2H ⁺ réagissent. Pendant cette autre réaction:

H ₃ PO ₄ + 3KOH => K ₃ PO ₄ + 3H ₂ O

On considère que la normalité de H ₃ PO ₄ est trois fois sa molarité (N = 3 ∙ M), puisque cette fois tous ses ions hydrogène réagissent.

Pour cette raison, il ne suffit pas de supposer une règle générale pour tous les acides, mais aussi, il faut savoir exactement combien de H ⁺ participent à la réaction.

Bases

Un cas très similaire se produit avec les bases. Pour les trois bases suivantes neutralisées avec HCl, nous avons:

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 a} besoin de trois fois plus d'acide que NaOH; c'est-à-dire que le NaOH n'a besoin que d'un tiers de la quantité de base ajoutée pour neutraliser l'Al (OH) ₃.

Par conséquent, NaOH est plus réactif, car il a 1OH (un équivalent); Ba (OH) ₂ a 2OH (deux équivalents) et Al (OH) ₃ trois équivalents.

Bien qu'il soit dépourvu de groupes OH, Na ₂ CO ₃ est capable d'accepter jusqu'à 2H ⁺, et a donc deux équivalents; mais si vous n'acceptez que 1H ⁺, alors vous participez avec un équivalent.

Dans les réactions de précipitation

Lorsqu'un cation et un anion se rejoignent pour précipiter en un sel, le nombre d'équivalents pour chacun est égal à sa charge:

Mg ²⁺ + 2Cl ^- => MgCl ₂

Ainsi, Mg ²⁺ a deux équivalents, tandis que Cl ^- n'en a qu'un. Mais quelle est la normalité du MgCl ₂ ? Sa valeur est relative, elle peut être 1M ou 2 ∙ M, selon que Mg ²⁺ ou Cl ^{- est considéré}.

Dans les réactions redox

Le nombre d'équivalents pour les espèces impliquées dans les réactions redox est égal au nombre d'électrons gagnés ou perdus au cours de celles-ci.

3C ₂ O ₄ ^2- + Cr ₂ O ₇ ^2- + 14H ⁺ => 2Cr ³⁺ + 6CO ₂ + 7H ₂ O

Quelle sera la normalité pour C ₂ O ₄ ^2- et Cr ₂ O ₇ ^2- ? Pour cela, les réactions partielles auxquelles participent des électrons en tant que réactifs ou produits doivent être prises en compte:

C ₂ O ₄ ^2- => 2CO ₂ + 2e ^-

Cr ₂ O ₇ ^2- + 14H ⁺ + 6e ^- => 2Cr ³⁺ + 7H ₂ O

Chaque C ₂ O ₄ ^2- libère 2 électrons, et chaque Cr ₂ O ₇ ^2- accepte 6 électrons; et après équilibrage, l'équation chimique résultante est la première des trois.

Ainsi, la normalité pour C ₂ O ₄ ^2- est 2 ∙ M et 6 ∙ M pour Cr ₂ O ₇ ^2- (rappelez-vous, N = nM).

Références

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