Calculadora de Normalitat | Calcula la Concentració de Solucions (eq/L)

Què és una calculadora de normalitat?

Una calculadora de normalitat determina la normalitat d’una solució química, una mesura de la concentració que s’utilitza principalment en les valoracions. Calcula el resultat a partir de tres dades: la massa de la substància dissolta (el solut), la seva massa equivalent i el volum de la solució.

Què és la normalitat en química?

La normalitat (N) mesura la concentració en equivalents-gram per litre (eq/L). Un equivalent és la quantitat d’una substància que reacciona amb o proporciona una de les quantitats següents:

• Un mol d’ions H⁺, en una reacció àcid-base
• Un mol d’electrons, en una reacció d’oxidació-reducció
• Un mol de càrrega, en una reacció de precipitació o complexació

La normalitat és útil perquè volums iguals de solucions amb la mateixa normalitat reaccionen completament entre si. Si es barregen 50 mL d’àcid clorhídric 0,1 N amb 50 mL d’hidròxid de sodi 0,1 N, la reacció es completa exactament. Això es compleix independentment de l’àcid o la base que s’utilitzi, de manera que simplifica els càlculs de les valoracions. Amb la molaritat, la mateixa comparació dependria de l’estequiometria de la reacció.

Fórmula de la normalitat

La normalitat es calcula amb aquesta fórmula:

N = W / (E × V)

• N = normalitat, en equivalents per litre (eq/L)
• W = massa del solut, en grams
• E = massa equivalent del solut, en grams per equivalent (g/eq)
• V = volum de la solució, en litres

Com es calcula la massa equivalent

La massa equivalent no és una propietat fixa d’una substància. Depèn de la reacció en què participa la substància.

Àcids: Es divideix la massa molecular pel nombre d’ions H⁺ que l’àcid pot donar. L’àcid clorhídric (HCl, amb una massa molecular d’aproximadament 36,5 g/mol) dona un H⁺, de manera que la seva massa equivalent és 36,5 g/eq. L’àcid sulfúric (H₂SO₄, amb una massa molecular d’aproximadament 98 g/mol) dona dos ions H⁺, de manera que la seva massa equivalent és 49 g/eq.

Bases: Es divideix la massa molecular pel nombre d’ions OH⁻. L’hidròxid de sodi (NaOH) té un OH⁻, de manera que la seva massa equivalent és igual a la seva massa molecular, aproximadament 40 g/eq. L’hidròxid de calci (Ca(OH)₂) té dos ions OH⁻, de manera que la seva massa equivalent és la meitat de la seva massa molecular.

Reaccions d’oxidació-reducció: Es divideix la massa molecular pel nombre d’electrons transferits. El permanganat de potassi (KMnO₄) transfereix 5 electrons en una solució àcida, però només 1 en una solució fortament alcalina, de manera que la seva massa equivalent canvia segons les condicions de la reacció.

Reaccions de precipitació i complexació: Es divideix la massa molecular per la càrrega iònica implicada. El clorur de calci (CaCl₂, amb una massa molecular d’aproximadament 111 g/mol) forma un ió Ca²⁺, de manera que la seva massa equivalent és aproximadament 55,5 g/eq.

Com que la massa equivalent depèn de la reacció, un mateix compost pot tenir més d’una massa equivalent.

Com es calcula la normalitat: pas a pas

1. Peseu el solut en grams. Aquest és W.
2. Calculeu la massa equivalent per a la reacció corresponent. Aquest és E.
3. Mesureu el volum final de la solució i convertiu-lo a litres. Aquest és V.
4. Dividiu W pel producte d’E i V.

Un error freqüent és oblidar convertir els mil·lilitres a litres. Una solució preparada fins a 250 mL utilitza V = 0,25, no V = 250.

Exemple resolt

L’àcid sulfúric (H₂SO₄) té una massa molecular d’aproximadament 98 g/mol. En una reacció àcid-base dona dos ions H⁺, de manera que:

E = 98 g/mol ÷ 2 = 49 g/eq

Suposem que es dissolen 4,9 g de H₂SO₄ i que es completa la solució fins a 0,5 L.

N = W / (E × V) N = 4,9 ÷ (49 × 0,5) N = 4,9 ÷ 24,5 N = 0,2

Amb W en grams, E en g/eq i V en litres, el resultat s’obté en eq/L. La solució és 0,2 N.

Un segon exemple: 10 g d’hidròxid de sodi (massa equivalent 40 g/eq) completats fins a 0,5 L de solució donen N = 10 ÷ (40 × 0,5) = 0,5 eq/L.

Normalitat i molaritat

La molaritat (M) mesura els mols de solut per litre de solució, sense tenir en compte quantes unitats reactives porta cada molècula. La normalitat i la molaritat estan relacionades per:

N = M × n

on n és el nombre d’equivalents per mol. Una solució de 1 M de H₂SO₄ és 2 N, perquè cada molècula proporciona dos ions H⁺. Per a una substància amb una sola unitat reactiva per molècula, com l’HCl, la normalitat i la molaritat són el mateix nombre.

La normalitat pot ser igual o superior a la molaritat, però mai inferior. La major part de la recerca i l’ensenyament moderns de la química utilitzen la molaritat, perquè els «equivalents» poden ser ambigus en reaccions complexes o d’oxidació-reducció. La normalitat encara és habitual en àmbits basats en valoracions, com el tractament de l’aigua i el control de qualitat farmacèutic, on els mètodes establerts s’expressen en termes de normalitat.

On s’utilitza la normalitat

La normalitat s’utilitza principalment en valoracions àcid-base i d’oxidació-reducció, en què els laboratoris conserven solucions estandarditzades, habitualment de 0,1 N, d’àcids i bases com HCl, NaOH i H₂SO₄. Volums iguals de solucions amb la mateixa normalitat reaccionen fins a completar-se, cosa que facilita calcular els punts finals de les valoracions sense haver de determinar cada vegada l’estequiometria de la reacció.

Fora del laboratori, les plantes de tractament d’aigua utilitzen la normalitat per dosificar productes químics destinats a ajustar el pH. Alguns procediments de control de qualitat farmacèutic i industrial també especifiquen les concentracions en termes de normalitat, principalment en mètodes d’assaig antics i establerts.

Preguntes més freqüents

Com calculo la normalitat d’una solució? Utilitzeu N = W / (E × V), on W és la massa del solut en grams, E és la seva massa equivalent en g/eq i V és el volum de la solució en litres. La massa equivalent depèn del tipus de reacció.

Quina diferència hi ha entre la normalitat i la molaritat? La molaritat compta els mols de solut per litre. La normalitat compta els equivalents, les unitats reactives, per litre. Una solució de 1 M de H₂SO₄ és 2 N perquè cada molècula pot donar dos ions H⁺.

Com calculo la massa equivalent d’un compost? Dividiu la seva massa molecular pel nombre d’ions H⁺ o OH⁻ amb què reacciona (en el cas dels àcids i les bases), pel nombre d’electrons transferits (en les reaccions d’oxidació-reducció) o per la càrrega iònica (en les reaccions de precipitació).

La normalitat pot ser superior a la molaritat? Sí, per a qualsevol substància amb més d’una unitat reactiva per molècula. La normalitat mai és inferior a la molaritat i només és igual a la molaritat quan hi ha exactament una unitat reactiva per molècula.

Per què és útil la normalitat en les valoracions? Volums iguals de solucions amb la mateixa normalitat reaccionen completament entre si, independentment de l’àcid o la base que s’utilitzi. Això evita haver de determinar les proporcions estequiomètriques abans d’una valoració.

Què passa si introdueixo una massa negativa o un volum zero o negatiu? La calculadora rebutja aquests valors. La massa ha de ser zero o superior. Tant la massa equivalent com el volum han de ser superiors a zero, ja que un valor zero o negatiu al denominador fa que la fórmula no estigui definida.