Normalità o concentrazione normale
Normalità: formule ed esercizi
In questa lezione spiegheremo, in chimica, che cos'è la normalità, come la si calcola e come è definita. Vedremo qual è l'unità di misura della normalità e, tramite semplici esempi numerici, vedremo infine come si procede al calcolo di questa grandezza.
Un prerequisito essenziale per comprendere la molarità, è conoscere la differenza tra soluto e solvente. Soluto e solvente sono i due componenti di una soluzione: il soluto è quello presente in minor quantità e viene sciolto nel solvente, che a sua volta è il componente presente in maggior quantità che scioglie il soluto.
Mescolando il soluto con il solvente, si viene a creare pertanto una soluzione, che altro non è che un miscuglio di tipo omogeneo nel quale i suoi due componenti non sono più distinguibili, neanche con l'ausilio di un microscopio.
Fatta questa breve ma necessaria premessa, vediamo che cosa si intende in chimica con normalità dandone, prima di tutto, la definizione.
Definizione di normalità
La normalità è uno dei metodi utilizzati per definire la concentrazione di una soluzione.
La normalità (N) di una soluzione esprime il numero di equivalenti di soluto contenuti in 1 litro di soluzione.
Come si calcola la normalità?
La normalità può essere determinata con la seguente formula:
ovvero
Come si può osservare, per calcolare la normalità N di una soluzione, occorre definire il numero di equivalenti (neq).
È possibile determinare il numero di equivalenti (neq) facendo il rapporto tra la massa in grammi (mg) di una sostanza e la sua massa equivalente (meq)
La massa-equivalente (meq) è una quantità il cui valore dipende dal tipo di sostanza e dal tipo di reazione.
Normalità e calcolo della massa equivalente
a) Nel caso di una reazione redox
La massa equivalente meq è data dal rapporto tra la massa molare Mm della sostanza che si riduce (o si ossida) e il numero di elettroni acquistati (o persi).
Esercizio
Calcolare la massa equivalente meq dell'anidride solforosa SO2 (Mm = 64,0 g/mol) nella seguente reazione:
SO2 + O2 → SO3
In questa reazione redox lo zolfo si ossida passando da numero di ossidazione +4 a numero di ossidazione +6 con una perdita di due elettroni. Pertanto, la massa equivalente meq dell'anidride solforosa sarà:
meq = Mm / ne- = 64,0 / 2 = 32,0 (g/eq)
b) Nel caso di una dissociazione di un acido (o di una base)
La massa equivalente meq è data dal rapporto tra la massa molare Mm dell'acido (o della base) e il numero di ioni H+ (o ioni OH−) liberati.
ovvero, per una base:
Esercizio
Calcolare la massa equivalente dell'acido solforico H2SO4 (Mm = 98,0 g/mol) nella seguente reazione di dissociazione: H2SO4 → 2H+ + SO42−
In questa reazione l'acido solforico libera due ioni H+. Pertanto, la sua massa equivalente sarà:
meq = Mm /nH+ = 98,0 / 2 = 49,0 (g/eq)
c) Nel caso di una dissociazione di un sale
La massa equivalente meq è data dal rapporto tra la massa molare Mm del sale e il numero di cariche positive (o negative) prodotte dalla dissociazione.
Esercizio
Calcolare la massa equivalente del solfato ferrico Fe2(SO4)3 (Mm = 400 g/mol) nella seguente reazione:
Fe2(SO4)3 → 2 Fe3+ + 3 SO42−
Nella reazione vengono liberate complessivamente 6 cariche positive (o sei negative). Pertanto la massa equivalente del solfato ferrico sarà:
meq = Mm /n+ = 400 / 6 = 66,67 (g/eq)
Esercizio riassuntivo
Calcolare la normalità di 2,3 litri di una soluzione contenente 45 g di cloruro di magnesio MgCl2 (Mm = 95,21 g/mol).
Determiniamo la massa equivalente (meq) del cloruro di magnesio MgCl2.
MgCl2 è un sale quindi la massa equivalente meq è data dal rapporto tra la massa molare Mm del sale e il numero di cariche positive (o negative) prodotte dalla dissociazione.
MgCl2 → Mg2+ + 2Cl−
meq = Mm / n+ = 95,21 / 2 = 47,60 (g/eq)
Determiniamo il numero di equivalenti (neq) facendo il rapporto tra la massa in grammi (mg) del cloruro di magnesio e la sua massa equivalente (meq)
neq = mg / meq = 45 / 47,60 = 0,94 (eq)
Determiniamo la normalità (N) facendo il rapporto tra il numero di equivalenti del cloruro di magnesio e il volume in litri della soluzione.
N = neq / Vsoluzione = 0,94 / 2,3 = 0,41 (eq/L)
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