Calcula la normalitat de les solucions químiques introduint el pes del solut, el pes equivalent i el volum. Essencial per a la química analítica, les titulacions i la feina de laboratori.
Normalitat = Pes del solut (g) / (Pes equivalent (g/eq) × Volum de la solució (L))
Normalitat:
1.0000 eq/L
Normality = 10 g / (20 g/eq × 0.5 L)
= 1.0000 eq/L
Solut
10 g
Pes Equivalent
20 g/eq
Volum
0.5 L
Normalitat
1.0000 eq/L
La normalitat d'una solució es calcula dividint el pes del solut pel producte del seu pes equivalent i el volum de la solució.
La calculadora de normalitat és una eina essencial en la química analítica per determinar la concentració d'una solució en termes de grams equivalents per litre. La normalitat (N) representa el nombre de pesos equivalents d'un solut dissolt per litre de solució, cosa que la fa particularment útil per analitzar reaccions on les relacions estequiomètriques són importants. A diferència de la molaritat, que compta molècules, la normalitat compta unitats reactives, cosa que la fa especialment valuosa per a titracions àcid-base, reaccions redox i anàlisis de precipitació. Aquesta guia completa explica com calcular la normalitat, les seves aplicacions i proporciona una calculadora fàcil d'usar per simplificar els teus càlculs químics.
La normalitat és una mesura de concentració que expressa el nombre de pesos equivalents d'un solut per litre de solució. La unitat de normalitat és equivalents per litre (eq/L). Un pes equivalent és la massa d'una substància que reaccionarà amb o subministrarà un mol d'ions d'hidrogen (H⁺) en una reacció àcid-base, un mol d'electrons en una reacció redox, o un mol de càrrega en una reacció electroquímica.
El concepte de normalitat és particularment útil perquè permet als químics comparar directament la capacitat reactiva de diferents solucions, independentment dels compostos reals implicats. Per exemple, una solució 1N de qualsevol àcid neutralitzarà exactament la mateixa quantitat d'una solució 1N de base, independentment de l'àcid o base específica utilitzada.
La normalitat d'una solució es calcula mitjançant la següent fórmula:
On:
El pes equivalent (E) varia en funció del tipus de reacció:
Per calcular la normalitat d'una solució:
La nostra calculadora de normalitat simplifica el procés de determinació de la normalitat d'una solució química:
La calculadora realitza una validació en temps real per assegurar que totes les entrades són nombres positius, ja que valors negatius o zero per al pes equivalent o volum resultarien en concentracions físicament impossibles.
La calculadora mostra el resultat de la normalitat en equivalents per litre (eq/L). Per exemple, un resultat de 2.5 eq/L significa que la solució conté 2.5 grams equivalents del solut per litre de solució.
Per context:
Unitats de Concentració | Definició | Casos d'ús principals | Relació amb la Normalitat |
---|---|---|---|
Normalitat (N) | Equivalents per litre | Titulacions àcid-base, Reaccions redox | - |
Molaritat (M) | Mols per litre | Química general, Estequiometria | N = M × equivalents per mol |
Molalitat (m) | Mols per kg de dissolvent | Estudis dependents de la temperatura | No és directament convertible |
% de massa (w/w) | Massa del solut / massa total × 100 | Formulacions industrials | Requereix informació de densitat |
% de volum (v/v) | Volum del solut / volum total × 100 | Mescles líquides | Requereix informació de densitat |
ppm/ppb | Parts per milió/bilió | Anàlisi de traç | N = ppm × 10⁻⁶ / pes equivalent |
La normalitat s'utilitza àmpliament en diverses aplicacions químiques:
Titulacions: La normalitat és particularment útil en titulacions àcid-base, on el punt d'equivalència es produeix quan quantitats equivalents d'àcid i base han reaccionat. Utilitzar la normalitat simplifica els càlculs perquè volums iguals de solucions amb la mateixa normalitat es neutralitzaran mútuament.
Estandardització de Solucions: Quan es preparen solucions estàndard per a la química analítica, la normalitat proporciona una manera convenient d'expressar la concentració en termes de capacitat reactiva.
Control de Qualitat: En les indústries farmacèutiques i alimentàries, la normalitat s'utilitza per assegurar la qualitat consistent del producte mantenint concentracions precises dels components reactius.
Tractament d'Aigua: La normalitat s'utilitza per mesurar la concentració de productes químics utilitzats en processos de purificació d'aigua, com la cloració i l'ajust del pH.
Electroplatatge: En les indústries d'electroplatatge, la normalitat ajuda a mantenir la concentració correcta d'ions metàl·lics en solucions de recobriment.
Fabricació de Bateries: La concentració d'electròlits en bateries sovint s'expressa en termes de normalitat per assegurar un rendiment òptim.
Cinètica Química: Els investigadors utilitzen la normalitat per estudiar les velocitats de reacció i els mecanismes, particularment per a reaccions on el nombre de llocs reactius és important.
Anàlisi Ambiental: La normalitat s'utilitza en proves ambientals per quantificar contaminants i determinar els requisits de tractament.
Recerca Bioquímica: En bioquímica, la normalitat ajuda a preparar solucions per a assaigs enzimàtics i altres reaccions biològiques.
Si bé la normalitat és útil en molts contextos, altres unitats de concentració poden ser més apropiades segons l'aplicació:
La molaritat es defineix com el nombre de mols de solut per litre de solució. És la unitat de concentració més utilitzada en química.
Quan utilitzar la molaritat en comptes de la normalitat:
Conversió entre normalitat i molaritat: N = M × n, on n és el nombre d'equivalents per mol
La molalitat es defineix com el nombre de mols de solut per quilogram de dissolvent. És particularment útil per a aplicacions on estan implicats canvis de temperatura.
Quan utilitzar la molalitat en comptes de la normalitat:
El percentatge de massa expressa la concentració com la massa del solut dividida per la massa total de la solució, multiplicada per 100.
Quan utilitzar el percentatge de massa en comptes de la normalitat:
El percentatge de volum és el volum del solut dividit pel volum total de la solució, multiplicat per 100.
Quan utilitzar el percentatge de volum en comptes de la normalitat:
Aquestes unitats s'utilitzen per a solucions molt diluïdes, expressant el nombre de parts de solut per milió o bilió de parts de solució.
Quan utilitzar ppm/ppb en comptes de la normalitat:
El concepte de normalitat té una rica història en el desenvolupament de la química analítica:
Les bases de l'anàlisi quantitativa, que eventualment van conduir al concepte de normalitat, van ser establertes per científics com Antoine Lavoisier i Joseph Louis Gay-Lussac a finals del segle XVIII i principis del segle XIX. La seva feina sobre estequiometria i equivalents químics va proporcionar la base per entendre com reaccionen les substàncies en proporcions definites.
El concepte formal de normalitat va emergir a finals del segle XIX a mesura que els químics buscaven maneres estandarditzades d'expressar la concentració per a fins analítics. Wilhelm Ostwald, un pioner en química física, va contribuir significativament al desenvolupament i la popularització de la normalitat com a unitat de concentració.
Durant aquest període, la normalitat es va convertir en una unitat de concentració estàndard en els procediments analítics, particularment per a l'anàlisi volumètrica. Llibres de text i manuals de laboratori d'aquesta era utilitzaven extensament la normalitat per a càlculs que implicaven titulacions àcid-base i reaccions redox.
En les darreres dècades, ha hagut un canvi gradual d'ús de la normalitat cap a la molaritat en molts contextos, especialment en recerca i educació. Aquest canvi reflecteix l'èmfasi modern en les relacions molars i la natura a vegades ambigua dels pesos equivalents per a reaccions complexes. No obstant això, la normalitat continua sent important en aplicacions analítiques específiques, particularment en entorns industrials i procediments de prova estàndard.
Aquí hi ha alguns exemples de codi per calcular la normalitat en diferents llenguatges de programació:
1' Fórmula d'Excel per calcular la normalitat
2=pes/(pes_equivalent*volum)
3
4' Exemple amb valors en cel·les
5' A1: Pes (g) = 4.9
6' A2: Pes equivalent (g/eq) = 49
7' A3: Volum (L) = 0.5
8' Fórmula a A4:
9=A1/(A2*A3)
10' Resultat: 0.2 eq/L
11
1def calcular_normalitat(pes, pes_equivalent, volum):
2 """
3 Calcular la normalitat d'una solució.
4
5 Paràmetres:
6 pes (float): Pes del solut en grams
7 pes_equivalent (float): Pes equivalent del solut en grams/equivalent
8 volum (float): Volum de la solució en litres
9
10 Retorna:
11 float: Normalitat en equivalents/litre
12 """
13 if pes_equivalent <= 0 or volum <= 0:
14 raise ValueError("El pes equivalent i el volum han de ser positius")
15
16 normalitat = pes / (pes_equivalent * volum)
17 return normalitat
18
19# Exemple: Calcular la normalitat de la solució d'H2SO4
20# 9.8 g d'H2SO4 en 2 litres de solució
21# Pes equivalent d'H2SO4 = 98/2 = 49 g/eq (ja que té 2 ions H+ reemplaçables)
22pes = 9.8 # grams
23pes_equivalent = 49 # grams/equivalent
24volum = 2 # litres
25
26normalitat = calcular_normalitat(pes, pes_equivalent, volum)
27print(f"Normalitat: {normalitat:.4f} eq/L") # Sortida: Normalitat: 0.1000 eq/L
28
1function calcularNormalitat(pes, pesEquivalent, volum) {
2 // Validació d'entrada
3 if (pesEquivalent <= 0 || volum <= 0) {
4 throw new Error("El pes equivalent i el volum han de ser positius");
5 }
6
7 // Calcular la normalitat
8 const normalitat = pes / (pesEquivalent * volum);
9 return normalitat;
10}
11
12// Exemple: Calcular la normalitat de la solució de NaOH
13// 10 g de NaOH en 0.5 litres de solució
14// Pes equivalent de NaOH = 40 g/eq
15const pes = 10; // grams
16const pesEquivalent = 40; // grams/equivalent
17const volum = 0.5; // litres
18
19try {
20 const normalitat = calcularNormalitat(pes, pesEquivalent, volum);
21 console.log(`Normalitat: ${normalitat.toFixed(4)} eq/L`); // Sortida: Normalitat: 0.5000 eq/L
22} catch (error) {
23 console.error(error.message);
24}
25
1public class CalculadoraNormalitat {
2 /**
3 * Calcular la normalitat d'una solució.
4 *
5 * @param pes Pes del solut en grams
6 * @param pesEquivalent Pes equivalent del solut en grams/equivalent
7 * @param volum Volum de la solució en litres
8 * @return Normalitat en equivalents/litre
9 * @throws IllegalArgumentException si el pes equivalent o el volum no és positiu
10 */
11 public static double calcularNormalitat(double pes, double pesEquivalent, double volum) {
12 if (pesEquivalent <= 0 || volum <= 0) {
13 throw new IllegalArgumentException("El pes equivalent i el volum han de ser positius");
14 }
15
16 return pes / (pesEquivalent * volum);
17 }
18
19 public static void main(String[] args) {
20 // Exemple: Calcular la normalitat de la solució d'HCl
21 // 7.3 g d'HCl en 2 litres de solució
22 // Pes equivalent d'HCl = 36.5 g/eq
23 double pes = 7.3; // grams
24 double pesEquivalent = 36.5; // grams/equivalent
25 double volum = 2.0; // litres
26
27 try {
28 double normalitat = calcularNormalitat(pes, pesEquivalent, volum);
29 System.out.printf("Normalitat: %.4f eq/L%n", normalitat); // Sortida: Normalitat: 0.1000 eq/L
30 } catch (IllegalArgumentException e) {
31 System.err.println(e.getMessage());
32 }
33 }
34}
35
1#include <iostream>
2#include <iomanip>
3#include <stdexcept>
4
5/**
6 * Calcular la normalitat d'una solució.
7 *
8 * @param pes Pes del solut en grams
9 * @param pesEquivalent Pes equivalent del solut en grams/equivalent
10 * @param volum Volum de la solució en litres
11 * @return Normalitat en equivalents/litre
12 * @throws std::invalid_argument si el pes equivalent o el volum no és positiu
13 */
14double calcularNormalitat(double pes, double pesEquivalent, double volum) {
15 if (pesEquivalent <= 0 || volum <= 0) {
16 throw std::invalid_argument("El pes equivalent i el volum han de ser positius");
17 }
18
19 return pes / (pesEquivalent * volum);
20}
21
22int main() {
23 try {
24 // Exemple: Calcular la normalitat de la solució de KMnO4 per a titulacions redox
25 // 3.16 g de KMnO4 en 1 litre de solució
26 // Pes equivalent de KMnO4 = 158.034/5 = 31.6068 g/eq (per reaccions redox)
27 double pes = 3.16; // grams
28 double pesEquivalent = 31.6068; // grams/equivalent
29 double volum = 1.0; // litres
30
31 double normalitat = calcularNormalitat(pes, pesEquivalent, volum);
32 std::cout << "Normalitat: " << std::fixed << std::setprecision(4) << normalitat << " eq/L" << std::endl;
33 // Sortida: Normalitat: 0.1000 eq/L
34 } catch (const std::exception& e) {
35 std::cerr << "Error: " << e.what() << std::endl;
36 }
37
38 return 0;
39}
40
1def calcular_normalitat(pes, pes_equivalent, volum)
2 # Validació d'entrada
3 if pes_equivalent <= 0 || volum <= 0
4 raise ArgumentError, "El pes equivalent i el volum han de ser positius"
5 end
6
7 # Calcular la normalitat
8 normalitat = pes / (pes_equivalent * volum)
9 return normalitat
10end
11
12# Exemple: Calcular la normalitat de la solució d'àcid oxàlic
13# 6.3 g d'àcid oxàlic (H2C2O4) en 1 litre de solució
14# Pes equivalent de l'àcid oxàlic = 90/2 = 45 g/eq (ja que té 2 ions H+ reemplaçables)
15pes = 6.3 # grams
16pes_equivalent = 45 # grams/equivalent
17volum = 1.0 # litres
18
19begin
20 normalitat = calcular_normalitat(pes, pes_equivalent, volum)
21 puts "Normalitat: %.4f eq/L" % normalitat # Sortida: Normalitat: 0.1400 eq/L
22rescue ArgumentError => e
23 puts "Error: #{e.message}"
24end
25
Informació donada:
Pas 1: Calcular el pes equivalent Pes equivalent = Pes molecular ÷ Nombre d'ions H⁺ reemplaçables Pes equivalent = 98.08 g/mol ÷ 2 = 49.04 g/eq
Pas 2: Calcular la normalitat N = W/(E × V) N = 4.9 g ÷ (49.04 g/eq × 0.5 L) N = 4.9 g ÷ 24.52 g/L N = 0.2 eq/L
Resultat: La normalitat de la solució d'àcid sulfúric és 0.2N.
Informació donada:
Pas 1: Calcular el pes equivalent Pes equivalent = Pes molecular ÷ Nombre d'ions OH⁻ reemplaçables Pes equivalent = 40 g/mol ÷ 1 = 40 g/eq
Pas 2: Calcular la normalitat N = W/(E × V) N = 10 g ÷ (40 g/eq × 0.5 L) N = 10 g ÷ 20 g/L N = 0.5 eq/L
Resultat: La normalitat de la solució de hidroxid de sodi és 0.5N.
Informació donada:
Pas 1: Calcular el pes equivalent Pes equivalent = Pes molecular ÷ Nombre d'electrons transferits Pes equivalent = 158.034 g/mol ÷ 5 = 31.6068 g/eq
Pas 2: Calcular la normalitat N = W/(E × V) N = 3.16 g ÷ (31.6068 g/eq × 1 L) N = 3.16 g ÷ 31.6068 g/L N = 0.1 eq/L
Resultat: La normalitat de la solució de permanganat de potassi és 0.1N.
Informació donada:
Pas 1: Calcular el pes equivalent Pes equivalent = Pes molecular ÷ Càrrega de l'ió Pes equivalent = 110.98 g/mol ÷ 2 = 55.49 g/eq
Pas 2: Calcular la normalitat N = W/(E × V) N = 5.55 g ÷ (55.49 g/eq × 0.5 L) N = 5.55 g ÷ 27.745 g/L N = 0.2 eq/L
Resultat: La normalitat de la solució de clorur de calci és 0.2N.
Molaritat (M) mesura el nombre de mols de solut per litre de solució, mentre que normalitat (N) mesura el nombre de grams equivalents per litre. La diferència clau és que la normalitat té en compte la capacitat reactiva de la solució, no només el nombre de molècules. Per a àcids i bases, N = M × nombre d'ions H⁺ o OH⁻ reemplaçables. Per exemple, una solució 1M d'H₂SO₄ és 2N perquè cada molècula pot cedir dos ions H⁺.
El pes equivalent depèn del tipus de reacció:
Sí, la normalitat pot ser més alta que la molaritat per a compostos que tenen múltiples unitats reactives per molècula. Per exemple, una solució 1M d'H₂SO₄ és 2N perquè cada molècula té dos ions H⁺ reemplaçables. No obstant això, la normalitat mai pot ser inferior a la molaritat per al mateix compost.
La normalitat és particularment útil en titulacions perquè es relaciona directament amb la capacitat reactiva de la solució. Quan solucions d'igual normalitat reaccionen, ho fan en volums iguals, independentment dels compostos específics implicats. Això simplifica els càlculs en titulacions àcid-base, titulacions redox i anàlisis de precipitació.
Els canvis de temperatura poden afectar el volum d'una solució a causa de l'expansió o contracció tèrmica, cosa que al seu torn afecta la seva normalitat. Atès que la normalitat es defineix com equivalents per litre, qualsevol canvi en el volum canviarà la normalitat. Per això, sovint es especifica la temperatura quan es reporten valors de normalitat.
La normalitat és més útil per a reaccions on el concepte d'equivalents està clarament definit, com ara reaccions àcid-base, reaccions redox i reaccions de precipitació. És menys útil per a reaccions complexes on el nombre d'unitats reactives és ambigu o variable.
Valors negatius per al pes, pes equivalent o volum són físicament sense sentit en el context de la concentració de solució. La calculadora mostrarà un missatge d'error si s'introdueixen valors negatius. De la mateixa manera, valors zero per al pes equivalent o volum resultarien en divisió per zero i no són permesos.
La calculadora proporciona resultats amb quatre decimals de precisió, que és suficient per a la majoria dels propòsits de laboratori i educatius. No obstant això, l'exactitud del resultat depèn de l'exactitud dels valors d'entrada, particularment el pes equivalent, que pot variar depenent del context de reacció específica.
La calculadora està dissenyada per a solucions amb un sol solut. Per a solucions amb múltiples soluts, hauries de calcular la normalitat de cada solut per separat i després considerar el context específic de la teva aplicació per determinar com interpretar la normalitat combinada.
Brown, T. L., LeMay, H. E., Bursten, B. E., Murphy, C. J., & Woodward, P. M. (2017). Química: La Ciència Central (14a ed.). Pearson.
Harris, D. C. (2015). Anàlisi Química Quantitativa (9a ed.). W. H. Freeman and Company.
Skoog, D. A., West, D. M., Holler, F. J., & Crouch, S. R. (2013). Fonaments de la Química Analítica (9a ed.). Cengage Learning.
Chang, R., & Goldsby, K. A. (2015). Química (12a ed.). McGraw-Hill Education.
Atkins, P., & de Paula, J. (2014). Química Física d'Atkins (10a ed.). Oxford University Press.
Christian, G. D., Dasgupta, P. K., & Schug, K. A. (2013). Química Analítica (7a ed.). John Wiley & Sons.
"Normalitat (Química)." Wikipedia, Wikimedia Foundation, https://en.wikipedia.org/wiki/Normality_(chemistry). Accedit 2 d'agost de 2024.
"Pes Equivalent." Chemistry LibreTexts, https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Analytical_Chemistry/Supplemental_Modules_(Analytical_Chemistry)/Quantifying_Nature/Units_of_Measure/Equivalent_Weight. Accedit 2 d'agost de 2024.
Prova la nostra calculadora de normalitat ara per determinar ràpidament la concentració de les teves solucions químiques en termes d'equivalents per litre. Tant si estàs preparant solucions per a titulacions, estandarditzant reactius o duent a terme altres procediments analítics, aquesta eina t'ajudarà a aconseguir resultats precisos i fiables.
Descobreix més eines que podrien ser útils per al teu flux de treball