¿Qué es la Normalidad en Química? Definición, formula y ejemplos

¿Qué es la normalidad en química?

Algunos problemas de química con reacciones acuosas implican normalidad, que es una medida de la capacidad reactiva. La definición de normalidad es el número de equivalentes de un soluto dividido por el volumen de la solución en litros. La normalidad también se conoce como concentración equivalente.

Un equivalente es la cantidad de soluto que reaccionará con una cantidad determinada (generalmente un mol) de otro reactivo. Los equivalentes se utilizan típicamente para las reacciones redox (reacciones en las que los electrones se transfieren de un reactivo a otro) y en las reacciones de neutralización ácido-base. Así, la normalidad se utiliza en reacciones redox y en reacciones de neutralización.

Por ejemplo, un estudiante puede estar valorando un ácido de concentración desconocida con una base de concentración conocida. El alumno debe tener en cuenta la normalidad de la base al calcular la concentración del ácido. Si las concentraciones de Ca(OH)2 y KOH son iguales, la normalidad de Ca(OH)2 sería el doble de la normalidad de KOH porque el primero tiene el doble de hidróxidos por unidad de fórmula como lo hace este último. Por tanto, concentraciones iguales de las dos bases no son equivalentes en su capacidad para reaccionar con ácidos. Ejemplo 1 (Calcular normalidad a partir de equivalentes y volumen)

Calcula la normalidad de una solución de 600 ml que contiene 1,5 equivalentes de soluto.

La normalidad es el número de equivalentes de soluto dividido por el volumen de la solución en litros, así que primero convierte el volumen a litros: 600mL / 1 L (1,000 mL) = 0.6 L. Ahora, divide el número de equivalentes por ese volumen: 1.5 / 0.6 L = 2.5. Por tanto, la normalidad de la solución es 2,5 normal.

¿Qué es «N» en Química?

La normalidad se abrevia en química con una «N» mayúscula. Además de usarse cuando se enumera la normalidad de sustancias químicas particulares (como el hidróxido de bario 0,3 N), esa abreviatura se usa en la fórmula de normalidad para indicar normalidad.

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Fórmula de normalidad

La fórmula de normalidad es N = (número de equivalentes de soluto) / (disolución volumen). Las partes de la fórmula son:

N es la normalidad.
El numerador representa la cantidad de soluto en términos de cómo se compara con un equivalente del otro reactivo en la reacción. En las reacciones redox, esto está determinado por la cantidad de electrones transferidos por la especie en cuestión. En las reacciones ácido-base, esto está determinado por cuántos protones son donados por el ácido o aceptados por la base.
El volumen de solución representa los litros de solución. Si el volumen se da en otras unidades, como ml, conviértalo a litros antes de usar la ecuación.

Ejemplo de ecuación de normalidad

Al aprender sobre la ecuación de normalidad, puede ser útil trabajar con un ejemplo de cómo se calcula la normalidad. Usa la fórmula anterior para resolver el Ejemplo 2 a continuación. Ejemplo 2 (Calcular la normalidad en una reacción redox)

¿Cuál es la normalidad del hierro si 4 moles reaccionan completamente con 3 moles de oxígeno gaseoso para formar óxido de hierro (III)?

Primero, escribe la reacción balanceada: 4Fe+ 3O2 –> 2Fe2O3. A partir de eso, está claro que 4 moles de hierro reducirán 3 moles de oxígeno gaseoso. En otras palabras, cada mol de hierro reducirá en 0,75 moles de oxígeno gaseoso. Así, la normalidad del hierro es 0,75N.

Otra forma de analizar la normalidad en las reacciones redox es escribir las semirreacciones, que son los pasos de oxidación y reducción. Si este problema se hiciera de esa manera, se vería así:

Semirreacción de oxidación: 4Fe –> 4Fe³⁺ + 12e-, que se puede dividir entre 4 para obtener Fe —> Fe³⁺ + 3e-.
Media reacción de reducción: 3O2 + 12e- –> 6O^2-, que se puede dividir entre 3 para obtener O2 + 4e- –> 2O^2-.

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Entonces, cada molécula de hierro libera 3 electrones, mientras que cada molécula de gas oxígeno absorbe 4 electrones. Por lo tanto, cada átomo de hierro libera 3 / 4 tantos electrones como absorbe cada molécula de oxígeno gaseoso, por lo que la normalidad del hierro es 3 / 4 N = 0,75N.

Normalidad vs Molaridad

Debido a que la normalidad y la molaridad están relacionadas, los estudiantes de química a veces las confunden. Sin embargo, no son intercambiables. La molaridad (M) es una medida de concentración. La molaridad es igual a los moles de un soluto divididos por los litros de una solución. En forma de ecuación, esa relación es M = (moles de soluto / litros de solución).

La molaridad se diferencia de la normalidad en que la molaridad no tiene en cuenta el concepto de equivalentes. Entonces, x moles de un reactivo pueden no ser la cantidad correcta para reaccionar con x moles de otro reactivo.

Conversión de molaridad y normalidad

La normalidad es igual a la molaridad multiplicada por el número de equivalentes en la unidad fórmula del soluto. La molaridad se puede convertir en normalidad con la fórmula N = Mn, donde N es la normalidad, M es la molaridad y n es el número de equivalentes en la unidad de fórmula del soluto. Ejemplo 3 (Calcular la normalidad a partir de la molaridad)

¿Cuál es la normalidad de 20 ml de 0,2 M Ca(OH)2 en una reacción de neutralización? El Ca(OH)2 es 0,2 M, pero hay dos equivalentes de base (es decir, dos hidróxidos) en la unidad de fórmula del soluto, por lo que una unidad de fórmula de hidróxido de calcio puede aceptar no uno sino dos protones del ácido. En otras palabras, M = 0,2 y n = 2. Por tanto, la normalidad de Ca(OH)2 es 0,2M(2) = 0,4N. Tenga en cuenta que el volumen de 20 ml no se utiliza en este cálculo.

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Resumen de la lección

La normalidad (N) o concentración equivalente de un reactivo es el número de equivalentes de ese reactivo dividido por el volumen de la solución en litros. En forma matemática: N = (número de equivalentes de soluto) / (solución volumen). Un equivalente es la cantidad de soluto que reaccionará con una cantidad equivalente (generalmente un mol) de otro reactivo. Para las reacciones de neutralización, la equivalencia se basa en el número de protones o iones de hidróxido en la unidad de fórmula del ácido o base o cuántos protones puede aceptar una base. Para reacciones redox (es decir, reacciones en las que se transfieren electrones), se basa en el número de electrones perdidos o ganados. Una forma útil de averiguar la normalidad en las reacciones redox es escribir elsemirreacciones, que son las porciones de oxidación y reducción del proceso redox escritas como dos reacciones separadas.

La molaridad (M) es igual a moles de soluto / litros de solución. A diferencia de la normalidad, la molaridad no tiene en cuenta el número de equivalentes, por lo que es una medida de concentración, no de capacidad reactiva. La molaridad se puede convertir en normalidad con la siguiente fórmula: N = Mn, donde N es la normalidad, M es la molaridad y n es el número de equivalentes en la unidad de fórmula del soluto.

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Rodrigo Ricardo Editor y fundador

Normalidad en Química: Definición, fórmula, importancia y ejemplos