Как найти нормальность раствора в химии

Содержание

Массовая доля растворённого вещества (ω)
Молярная концентрация (c)
Нормальность раствора

Существуют различные способы выражения состава раствора. Наиболее часто используют массовую долю растворённого вещества, молярную и нормальную концентрацию.

Массовая доля растворённого вещества (ω)

Массовая доля растворённого вещества ωB – это безразмерная величина, равная отношению массы растворённого вещества к общей массе раствора m:

ωB = mB / m

Массовую долю растворённого вещества ωB обычно выражают в долях единицы или в процентах.

Например, массовая доля растворённого вещества – CaCl2 в воде равна 0,06 или 6%. Это означает, что в растворе хлорида кальция массой 100 г содержится хлорид кальция массой 6 г и вода массой 94 г.

Пример:

Сколько грамм сульфата натрия и воды нужно для приготовления 300 г 5% раствора?

Решение:

m (Na2SO4) = ω (Na2SO4) / 100 = (5 × 300) / 100 = 15 г

где ω (Na2SO4) – массовая доля в %,

m – масса раствора в г

m (H2O) = 300 г – 15 г = 285 г.

Таким образом, для приготовления 300 г 5% раствора сульфата натрия надо взять 15 г Na2SO4 и 285 г воды.

Вернуться к содержанию

Молярная концентрация (c)

Молярная концентрация cB показывает, сколько моль растворённого вещества содержится в 1 литре раствора:

cB = nB / V = mB / (MB × V)

где МB – молярная масса растворенного вещества, г/моль.

Молярная концентрация измеряется в моль/л и обозначается «M». Например, 2 M NaOH – двухмолярный раствор гидроксида натрия. Один литр такого раствора содержит 2 моль вещества или 80 г (M (NaOH) = 40 г/моль).

Пример:

Какую массу хромата калия K2CrO4 нужно взять для приготовления 1,2 л 0,1 М раствора?

Решение:

M (K2CrO4) = c (K2CrO4) × V × M (K2CrO4) = 0,1 моль/л × 1,2 л × 194 г/моль = 23,3 г.

Таким образом, для приготовления 1,2 л 0,1 М раствора нужно взять 23,3 г K2CrO4 и растворить в воде, а объём довести до 1,2 литра.

Концентрацию раствора можно выразить количеством молей растворённого вещества в 1000 г растворителя. Такое выражение концентрации называют моляльностью раствора.

Вернуться к содержанию

Нормальность раствора (нормальная концентрация, молярная концентрация эквивалента)

Нормальность раствора обозначает число грамм-эквивалентов данного вещества в одном литре раствора или число миллиграмм-эквивалентов в одном миллилитре раствора. Грамм-эквивалентом вещества называется количество граммов вещества, численно равное его эквиваленту. Для сложных веществ – это количество вещества, соответствующее прямо или косвенно при химических превращениях 1 грамму водорода или 8 граммам кислорода.

Эоснования = Моснования / число замещаемых в реакции гидроксильных групп;

Экислоты = Мкислоты / число замещаемых в реакции атомов водорода;

Эсоли = Мсоли / произведение числа катионов на его заряд.

Пример:

Вычислите значение грамм-эквивалента (г-экв) серной кислоты, гидроксида кальция и сульфата алюминия.

Решение:

Э (H2SO4) = М (H2SO4) / 2 = 98 / 2 = 49 г

Э (Ca(OH)2) = М (Ca(OH)2) / 2 = 74 / 2 = 37 г

Э (Al2(SO4)3) = М (Al2(SO4)3) / (2 × 3) = 342 / 2= 57 г

Величины нормальности обозначают буквой «Н». Например, децинормальный раствор серной кислоты обозначают «0,1 Н раствор H2SO4». Так как нормальность может быть определена только для данной реакции, то в разных реакциях величина нормальности одного и того же раствора может оказаться неодинаковой. Так, одномолярный раствор H2SO4 будет однонормальным, когда он предназначается для реакции со щёлочью с образованием гидросульфата NaHSO4, и двухнормальным в реакции с образованием Na2SO4.

Пример:

Рассчитайте молярность и нормальность 70%-ного раствора H2SO4 (ρ = 1,615 г/мл).

Решение:

Для вычисления молярности и нормальности надо знать число граммов H2SO4 в 1 л раствора. 70% -ный раствор H2SO4 содержит 70 г H2SO4 в 100 г раствора. Это весовое количество раствора занимает объём:

V = 100 / 1,615 = 61,92 мл

Следовательно, в 1 л раствора содержится 70 × 1000 / 61,92 = 1130,49 г H2SO4. Отсюда, молярность данного раствора равна:

1130,49 / М (H2SO4) =1130,49 / 98 = 11,53 M

Нормальность этого раствора (считая, что кислота используется в реакции в качестве двухосновной) равна 1130,49 / 49 = 23,06 H.

Вернуться к содержанию

14.12.2021 0:37:23 | Автор статьи: Усачёва Вера


Загрузить PDF


Загрузить PDF

Нормальность отображает концентрацию кислоты или щелочи в растворе. Чтобы узнать нормальность раствора, в расчетах можно использовать как молярность, так и эквивалентную массу молекулы. Если вы решили использовать молярность, используйте формулу N = M(n), где M — это молярность, а n — количество молекул водорода или гидроксида. Если же вы решили использовать эквивалентную массу, используйте формулу N = eq ÷ V, где eq — это количество эквивалентов, а V — объем раствора.

  1. Изображение с названием Calculate Normality Step 1

    1

    Сложите молярную массу всех компонентов раствора. Найдите элементы химической формулы на периодической таблице, чтобы узнать их атомную массу, которая соответствует молярной. Запишите молярную массу каждого элемента и умножьте ее на количество этих элементов. Сложите молярную массу всех компонентов, чтобы узнать общую молярную массу.[1]

    • Например, если необходимо узнать молярную массу серной кислоты (H2SO4), узнайте молярную массу водорода (1 г), серы (3 г) и кислорода (16 г).
    • Умножьте массу на количество компонентов в составе. В нашем примере присутствует 2 атома водорода и 4 атома кислорода. Общая молярная масса водорода равна 2 x 1 г = 2 г. Молярная масса кислорода в этом растворе будет равна 4 x 16 г = 64 г.
    • Сложите все молярные массы вместе. У вас получится 2 г + 32 г + 64 г = 98 г/моль.
    • Если вы уже знаете молярность искомого раствора, перейдите сразу к Шагу 4.
  2. Изображение с названием Calculate Normality Step 2

    2

    Разделите фактическую массу раствора на молярную массу. Узнайте фактическую массу раствора. Она будет указана либо на емкости с раствором, либо в самой задаче. После этого разделите массу раствора на общую молярную массу, найденную ранее. Результатом станет количество молей в растворе, после которого должно быть написано «моль».[2]

    • Например, если вы пытаетесь узнать нормальность 100 г H2SO4, которую растворили в 12 литрах жидкости, используйте фактическую массу и разделите ее на молярную. В результате у вас выйдет: 100 г ÷ 98 г/моль = 1,02 моль.
    • 1 моль равен 6.02 x 1023 атомам или молекулам раствора.
  3. Изображение с названием Calculate Normality Step 3

    3

    Разделите результат на объем раствора в литрах, чтобы узнать молярность. Возьмите только что вычисленное количество молей в растворе и разделите его на общий объем измеряемого раствора. В результате вы узнаете молярность (M), с помощью которой можно узнать концентрацию раствора.[3]

    • Исходя из нашего примера, получится такая формула: 1.02 моль ÷ 12 л = 0.085 M.

    Совет: обязательно переведите объем раствора в литры, если еще этого не сделали. В противном случае вы получите неправильный ответ.

  4. Изображение с названием Calculate Normality Step 4

    4

    Умножьте молярность на количество молекул водорода или гидроксида. Взгляните на химическую формулу, чтобы узнать количество атомов водорода (H) в кислоте или молекул гидроксида в (ОН) в основании. Затем умножьте молярность раствора на количество молекул водорода или гидроксида в этом растворе, чтобы узнать нормальную концентрацию, или нормальность. В конце ответа напишите сокращение «N».[4]

    • В нашем примере у серной кислоты (H2SO4) 2 атома водорода. Значит формула будет такой: 0,085 M x 2 = 0,17 N.
    • В другом примере у гидроксида натрия (NaOH) с молярностью 2 M всего 1 молекула гидроксида. Следовательно, формула будет следующей: 2 M x 1 = 2 N.

    Реклама

  1. Изображение с названием Calculate Normality Step 5

    1

    Узнайте общую молярную массу раствора. Взгляните на химическую формулу раствора и найдите каждый элемент в периодической таблице. Запишите молярную массу каждого элемента и умножьте ее на количество этих элементов в формуле. Сложите вместе все молярные массы, чтобы узнать общую молярную массу в граммах.[5]

    • Например, если вы хотите узнать молярную массу Ca(OH)2,тогда узнайте молярную массу кальция (40 г), кислорода (16 г) и водорода (1 г).
    • В формуле 2 атома кислорода и водорода. Общая масса кислорода будет следующей: 2 x 16 г = 32 г. Молярная масса водорода будет равна: 2 x 1 г = 2 г.
    • Сложите вместе все молярные массы, чтобы получить 40 г + 32 г + 2 г = 74 г/моль.
  2. Изображение с названием Calculate Normality Step 6

    2

    Разделите молярную массу на количество молекул водорода или гидроксида. Узнайте количество атомов водорода (H) в кислоте или молекул гидроксида (ОН) в основании. Разделите только что полученную общую молярную массу на количество атомов или молекул, чтобы узнать вес 1 эквивалента, который будет равен массе 1 моли водорода или гидроксида. В конце ответа напишите сокращение «Г.-э.», означающее массу эквивалента.[6]

    • В нашем примере у Ca(OH)2 2 две молекулы водорода, значит, масса эквивалента будет равна 74 г/моль ÷ 2 = 37 Г.-э.
  3. Изображение с названием Calculate Normality Step 7

    3

    Разделите фактическую массу раствора на массу эквивалента. После того, как вы узнаете массу эквивалента, разделите ее на массу раствора, которая указана на емкости с раствором или в решаемой задаче. Ответом станет количество эквивалентов в растворе, чтобы вы потом смогли рассчитать нормальность. В конце ответа поставьте сокращение «э.»[7]

    • Если в нашем примере 75 г Ca(OH)2, то формула будет такой: 75 г ÷ 37 Г.-э = 2,027 э.
  4. Изображение с названием Calculate Normality Step 8

    4

    Разделите число эквивалентов на объем раствора в литрах. Узнайте общий объем раствора и запишите ответ в литрах. Возьмите только что полученное количество эквивалентов и разделите его на объем раствора, чтобы узнать нормальность. В конце ответа поставьте сокращение «N».[8]

    • Если в растворе объемом 8 л находится 75 г Ca(OH)2, тогда разделите количество эквивалентов на объем следующим способом: 2,027 э. ÷ 8 л = 0,253 N.

    Реклама

Советы

  • Нормальная концентрация, или нормальность, обычно используется для измерения кислот и оснований. Если вам нужно определить концентрацию другого раствора, для этого, как правило, измеряют молярность.

Реклама

Что вам понадобится

  • Периодическая таблица
  • Калькулятор

Об этой статье

Эту страницу просматривали 91 932 раза.

Была ли эта статья полезной?

In physical chemistry, one of the important terms used is the normality formula. The normality formula is used to measure the concentration of a solution like molarity and molality. Normality is a measure of the number of grams equivalent to solute present given volume of the solution. Redox reactions, precipitation reactions, and acid-base chemical reactions all often make use of normality. It depends on the temperature and the chemical reaction being observed. The term “equivalent concentration” describes how reactive a solution is. This is frequently used in redox reactions and acid-base reactions.

What is Normality?

The concentration of the given solution during the specific chemical process is determined by normality. In other words, normality can be defined as the number of grams of solute equivalents present in each liter of solution. 

Normality formula

Normality is generally used in acid-base chemistry, to determine the concentrations. In precipitation, reactions calculate the number of ions that are expected to precipitate in a given reaction. And in redox reactions, determine how many electrons a reducing or oxidizing chemical can donate or take.

  • Normality is represented by the letter “N.” 
  • The gram/liter is the SI unit. Other units used for normality are eq L-1 or meq L-1.
  • Normality is also called by the name equivalent concentration.

Normality Formula

The concentration of the given solution is determined using the Normality Formula:

Normality (N) = Number of Gram Equivalents / Volume of the Solution (in liters)

Here, the number of gram equivalents are defined as:

Number of Gram Equivalents = Weight of Solute (in gm) / Equivalent Weight of Solute

Hence,

Normality (N) = Weight of Solute (in gm) / (Equivalent Weight of Solute × Volume of the Solution (in liters))

Steps to Calculate Normality

In order to calculate normality, students might use a few strategies,

  • The first part of advice for students is to collect information on the equivalent weight of the reacting substance or solute. To learn about molecular weight and valence, consult your textbook or reference books.
  • The number of gram equivalents of solute is calculated in the second stage.
  • Remember to determine the volume in liters.
  • Finally, the formula is used to calculate normality, with the values replaced.

Normality Equations 

  • The normality equation, which can be used to estimate the volume of a solution needed to make a solution of different normality, is as follows,

Initial Normality (N1) × Initial Volume (V1) = Final Normality (N2) × Final Volume (V2)

  • If four distinct solutions with the same normality and volume are combined, the resultant normality is;

NR = (NaVa + NbVb + NcVc + NdVd) / (Va+Vb+Vc+Vd)

  • When four solutions (na, nb, nc, nd) with varied solute molarity, volume, and H+ ions are mixed, the resultant normality is given by,

NR = (naMaVa + nbMbVb + ncMcVc + ndMdVd) / (Va+Vb+Vc+Vd)

Relation between Normality and Molarity

Two significant and usually utilized terms in chemistry are normality and molarity. They are employed to denote a substance’s quantitative measurement. It is a chemical unit of concentration, similar to normality. The number of moles of solute per liter of solution is known as molarity. It also goes by the name “molar concentration.” Molarity, such as dissociation or equilibrium constants, is frequently utilized in the determination of pH.

Normality (N) = Molarity × Molar mass / Equivalent mass

Normality (N) = Molarity × Basicity = Molarity × Acidity

Differences Between Normality and Molarity

Normality

Molarity

Normality is the number of grams equivalent per liter of solution. Molarity is the number of moles per liter of solution.
Normality is also termed equivalent concentration. Molarity is also known as molar concentration.
The units of normality are N or eq L-1. The unit of molarity is M or Moles L-1.

Uses of Normality

  • It is used in acid-base chemistry to determine concentrations. For example, the presence of compound ions such as hydronium ions (H3O+) or hydroxide ions (OH) in a solution is clearly the result of normality.
  • The number of chemical ions that are likely to precipitate in a particular reaction is determined in precipitation reactions using normality. In both acid-base and precipitation chemical reactions, 1/feq is an integer number.
  • To determine how many electrons a reducing or oxidizing chemical may accept or donate, it is used in redox processes. A fraction could be represented as 1/feq in redox reactions.

Read More:

  • Concentration of a solution
  • Molar Concentration 
  • Molarity 
  • Molality
  • Mole Fraction

Solved Examples on Normality

Example 1: Calculate the normality of a 310 mL NaOH solution made by dissolving 0.4 gram of NaOH.

Solution:

The formula to calculate the normality is,

Normality (N) = Number of gram equivalents / Volume of the solution in liters

Number of gram equivalents = weight of solute / Equivalent weight of solute

Equivalent weight of solute = 23+16+1 = 40

Since,

Normality (N) = weight of solute / Volume of the solution in liters × Equivalent weight of solute

N = (4/40) × (1000/310)

= 0.1 × 3.2258

= 0.3225 N

Example 2: When 19.0 ml of the citric acid solution is titrated with 30.09 mL of 0.1811 N KOH, what is the citric acid concentration?

Solution:

According to the normality equation:

Na × Va = Nb × Vb

Therefore,

Na × 19.0 = 0.1811 × 30.09  

Na = (0.1811 × 30.09) / 19.0 

= 5.4492 / 19.0

= 0.2868 N

Example 3: When 0.321 g sodium carbonate is mixed in a 250 mL solution, determine its normality.

Solution:

The chemical formula of Sodium carbonate is Na2CO3

Therefore, by the normality formula:

N = Na2CO3 × (1 mol/105.99 g) × (2 eq/1 mol)

N = 0.1886/0.2500

= 0.07544 N

Example 4: When the concentration of H3PO4 is 2.2 M, calculate and discover the normality.

H3AsO4 + 2NaOH → Na2HAsO4 + 2H2O

Solution:

Only two of the H+ ions of H3AsO4 react with NaOH to generate the product, according to the described reaction. As a result, there are two equivalents of the two ions. The above formula will be used to find the normality.

N = Molarity × Number of equivalents 

Therefore, 

N = 2.2 × 2

= 4.4

Example 5: What is the normality of the following 1 L aqueous solution with 55 gram NaOH dissolved in it?

Answer:

Given that, 

Equivalent weight of solute = 40g

Since, Number of gram equivalents = weight of solute / Equivalent weight of solute

Number of gram equivalents = 55/40

= 1.375 eq

Normality (N) = Number of gram equivalents / Volume of the solution in liters

Therefore,

N = 1.375/1

= 1.375 eq/L

FAQs on Normality 

Question 1: What is the difference between Molarity and Normality?

Answer:

The number of moles of solute per liter of solution is known as morality, whereas the number of grams equivalent of solute per liter of solution is known as normality.
In addition, whereas Molarity is a measurement of the moles in respect to the total volume of the solution, Normality is a measurement of the gram equivalent in relation to the total volume of the solution.

Question 2: What is Gram equivalent?

Answer:

The gram equivalent is defined by the amount or the mass of the substances that is utilized to displaces a fixed amount of another substance.

Question 3: What is the formula for Molarity?

Answer:

The formula to calculate the molarity, M is

Molarity, M = Number of moles of Solute / Volume of Solution in Liters.

Question 4: What is the relation between normality and molarity?

Answer:

The relation between molarity and normality is given by,

Normality (N) = Molarity × Molar mass / Equivalent mass

Question 5: Write any two uses of Normality.

Answer:

Uses of Normality,

  • In precipitation reactions, normality is used to determine how many ions are expected to precipitate.
  • It determines how many electrons a reducing or oxidizing substance can contribute or absorb in redox processes.

Last Updated :
15 Sep, 2022

Like Article

Save Article

Способы выражения концентрации растворов

Существуют
различные способы выражения состава раствора. Наиболее часто используют
массовую долю растворённого вещества, молярную и нормальную
концентрацию.

Массовая доля растворённого вещества
w(B) – это безразмерная величина, равная отношению массы растворённого вещества к общей массе раствора m:
w(B)= m(B) / m
Массовую долю растворённого вещества w(B) обычно выражают в долях единицы или в процентах. Например, массовая доля растворённого вещества – CaCl2
в воде равна 0,06 или 6%. Это означает,что в растворе хлорида кальция
массой 100 г содержится хлорид кальция массой 6 г и вода массой 94 г.

Пример
Сколько грамм сульфата натрия и воды нужно для приготовления 300 г 5% раствора?

Решение
m(Na2SO4) = w(Na2SO4) / 100 = (5300) / 100 = 15 г

где w(Na2SO4) – массовая доля в %,
m – масса раствора в г
m(H2O) = 300 г – 15 г = 285 г.

Таким образом, для приготовления 300 г 5% раствора сульфата натрия надо взять 15 г Na2SO4 и 285 г воды.

Молярная концентрация C(B) показывает, сколько моль растворённого вещества содержится в 1 литре раствора.
C(B) = n(B) / V = m(B) / (M(B)V),

где М(B) – молярная масса растворенного вещества г/моль.

Молярная концентрация измеряется в
моль/л и обозначается “M”. Например, 2 MNaOH – двухмолярный раствор
гидроксида натрия. Один литр такого раствора содержит 2 моль вещества
или 80 г (M(NaOH) = 40 г/моль).

Пример
Какую массу хромата калия K2CrO4 нужно взять для приготовления 1,2 л 0,1 М раствора?

Решение M(K2CrO4) = C(K2CrO4)

V M(K2CrO4) = 0,1 моль/л 1,2 л 194 г/моль = 23,3 г.

Таким образом, для приготовления 1,2 л 0,1 М раствора нужно взять 23,3 г K2CrO4 и растворить в воде, а объём довести до 1,2 литра.

Концентрацию раствора можно выразить
количеством молей растворённого вещества в 1000 г растворителя. Такое
выражение концентрации называют моляльностью раствора.

Нормальность
раствора обозначает число грамм-эквивалентов данного вещества в одном
литре раствора или число миллиграмм-эквивалентов в одном миллилитре
раствора.
Грамм – эквивалентом вещества
называется количество граммов вещества, численно равное его
эквиваленту. Для сложных веществ – это количество вещества,
соответствующее прямо или косвенно при химических превращениях 1 грамму
водорода или 8 граммам кислорода.
Эоснования = Моснования / число замещаемых в реакции гидроксильных групп
Экислоты = Мкислоты / число замещаемых в реакции атомов водорода
Эсоли = Мсоли / произведение числа катионов на его заряд
Пример
Вычислите значение грамм-эквивалента (г-экв.) серной кислоты, гидроксида кальция и сульфата алюминия.
Э H2SO4 = М H2SO4 / 2 = 98 / 2 = 49 г
Э Ca(OH)2 = М Ca(OH)2 / 2 = 74 / 2 = 37 г
Э Al2(SO4)3 = М Al2(SO4)/ (23) = 342 / 2= 57 г

Величины нормальности обозначают буквой “Н”. Например, децинормальный раствор серной кислоты обозначают “0,1 Н раствор H2SO4“.
Так как нормальность может быть определена только для данной реакции,
то в разных реакциях величина нормальности одного и того же раствора
может оказаться неодинаковой. Так, одномолярный раствор H2SO4 будет однонормальным, когда он предназначается для реакции со щёлочью с образованием гидросульфата NaHSO4, и двухнормальным в реакции с образованием Na2SO4.

Пример
Рассчитайте молярность и нормальность 70%-ного раствора H2SO4 (r = 1,615 г/мл).

Решение
Для вычисления молярности и нормальности надо знать число граммов H2SO4 в 1 л раствора. 70% -ный раствор H2SO4 содержит 70 г H2SO4 в 100 г раствора. Это весовое количество раствора занимает объём
V = 100 / 1,615 = 61,92 мл
Следовательно, в 1 л раствора содержится 701000 / 61,92 = 1130,49 г H2SO4

Отсюда молярность данного раствора равна: 1130,49 / М (H2SO4) =1130,49 / 98 =11,53 M
Нормальность этого раствора (считая, что кислота используется в реакции в качестве двухосновной) равна 1130,49 / 49 =23,06 H
Пересчет концентраций растворов из одних единиц в другие
При пересчете процентной
концентрации в молярную и наоборот, необходимо помнить, что процентная
концентрация рассчитывается на определенную массу раствора, а молярная
и нормальная – на объем, поэтому для пересчета необходимо знать
плотность раствора. Если мы обозначим: с – процентная концентрация; M –
молярная концентрация; N – нормальная концентрация; э – эквивалентная
масса, r – плотность раствора; m – мольная масса, то формулы для пересчета из процентной концентрации будут следующими:
M = (cp 10) / m

N = (cp 10) / э

Этими же формулами можно воспользоваться, если нужно пересчитать нормальную или молярную концентрацию на процентную.

Пример 1
Какова молярная и нормальная концентрация 12%-ного раствора серной кислоты, плотность которого р = 1,08 г/см3?

Решение
Мольная масса серной кислоты равна 98. Следовательно,
m(H2SO4) = 98 и э(H2SO4) = 98 : 2 = 49.

Подставляя необходимые значения в формулы, получим:
а) Молярная концентрация 12% раствора серной кислоты равна
M = (121,08 10) / 98 = 1,32 M

б) Нормальная концентрация 12% раствора серной кислоты равна
N = (121,08 10) / 49 = 2,64 H.

Иногда в лабораторной практике
приходится пересчитывать молярную концентрацию в нормальную и наоборот.
Если эквивалентная масса вещества равна мольной массе (Например, для
HCl, KCl, KOH), то нормальная концентрация равна молярной концентрации.
Так, 1 н. раствор соляной кислоты будет одновременно 1 M раствором.
Однако для большинства соединений эквивалентная масса не равна мольной
и, следовательно, нормальная концентрация растворов этих веществ не
равна молярной концентрации.
Для пересчета из одной концентрации в другую можно использовать формулы:
M = (NЭ) / m

N = (Mm) / Э

Пример
Нормальная концентрация 1 М раствора серной кислоты N = (198) / 49 = 2 H.

Пример
Молярная концентрация 0,5 н. Na2CO3
M = (0,553) / 106 = 0,25 M.Упаривание, разбавление, концентрирование,

смешивание растворов
Имеется mг исходного раствора с массовой долей растворенного вещества w1 и плотностью r1.
Упаривание раствора
В результате упаривания исходного раствора его масса уменьшилась на Dm г. Определить массовую долю раствора после упаривания w2

Решение
Исходя из определения массовой доли, получим выражения для w1 и w2 (w2 > w1):
w1 = m1 / m
(где m1 – масса растворенного вещества в исходном растворе)
m1 = w1m

w2 = m1 / (m – Dm) = (w1m) / (m – Dm)

Пример
Упарили 60 г 5%-ного раствора сульфата меди до 50 г. Определите массовую долю соли в полученном растворе.
m = 60 г; Dm = 60 – 50 = 10 г; w1 = 5% (или 0,05)
w2 = (0,0560) / (60 – 10) = 3 / 50 = 0,06 (или 6%-ный)

Концентрирование раствора
Какую массу вещества (X г) надо
дополнительно растворить в исходном растворе, чтобы приготовить раствор
с массовой долей растворенного вещества w2?

Решение
Исходя из определения массовой доли, составим выражение для w1 и w2:
w1 = m1 / m2, (где m1 – масса вещества в исходном растворе).
m1 = w1m

w2 = (m1+x) / (m + x) = (w1m + x) / (m+x)

Решая полученное уравнение относительно х получаем:
w2m + w2 x = w1 m + x

w2m – w1 m = x – w2 x

(w2 – w1)

m = (1 – w2) x

x = ((w2 – w1)m) / (1 – w2)

Пример
Сколько граммов хлористого калия надо растворить в 90 г 8%-ного раствора этой соли, чтобы полученный раствор стал 10%-ным?
m = 90 г
w1 = 8% (или 0,08), w2 = 10% (или 0,1)
x = ((0,1 – 0,08) 90) / (1 – 0,1) = (0,02 90) / 0,9 = 2 г

Смешивание растворов с разными концентрациями
Смешали m1 граммов раствора №1 c массовой долей вещества w1 и m2 граммов раствора №2 c массовой долей вещества w2. Образовался раствор (№3) с массовой долей растворенного вещества w3. Как относятся друг к другу массы исходных растворов?

Решение
Пусть w1 > w2, тогда w1 > w3 > w2. Масса растворенного вещества в растворе №1 составляет w1

m1, в растворе №2 – w2 m2. Масса образовавшегося раствора (№3) – (m1 – m2). Сумма масс растворенного вещества в растворах №1 и №2 равна массе этого вещества в образовавшемся растворе (№3):

w 1m1 + w 2 m2 = w3 (m1 + m2)

w1m1 + w 2 m2 = w3 m1 + w3 m2

w 1m1 – w 3 m1 = w3 m2 – w2 m2

(w1– w3)m1 = (w3– w2) m2

m1 / m2 = (w3– w2 ) / (w1– w3)
Таким образом, массы смешиваемых растворов m1 и m2 обратно пропорциональны разностям массовых долей w1 и w2 смешиваемых растворов и массовой доли смеси w3. (Правило смешивания).

Для облегчения использования правила смешивания применяют правило креста :

w1 (w3 – w2)
/
m1
w3
/
w2
(w1 – w3) m2

m1 / m2 = (w3 – w2) / (w1 – w3)
Для этого по диагонали из большего значения концентрации вычитают меньшую, получают (w1 – w3), w1 > w3 и (w3 – w2), w3 > w2. Затем составляют отношение масс исходных растворов m1 / m2 и вычисляют.

Пример
Определите массы исходных растворов
с массовыми долями гидроксида натрия 5% и 40%, если при их смешивании
образовался раствор массой 210 г с массовой долей гидроксида натрия 10%.

40% 5%
/
m1
10%
/
5%
30% m2=210-m1


5 / 30 = m1 / (210 – m1)
1/6 = m1 / (210 – m1)
210 – m1 = 6m1
7m1 = 210
m1 =30 г; m2 = 210 – m1 = 210 – 30 = 180 г

Разбавление раствора
Исходя из определения массовой доли,
получим выражения для значений массовых долей растворенного вещества в
исходном растворе №1 (w1) и полученном растворе №2 (w2):
w1 = m1 / (r1V1) откуда V1= m1 /( w1 r1)

w2 = m2 / (r2V2)

m2 = w2r2 V2

Раствор №2 получают, разбавляя раствор №1, поэтому m1 = m2. В формулу для V1 следует подставить выражение для m2. Тогда
V1= (w2r2 V2) / (w1 r1)

m2 = w2 • r2 • V2

или

w1r1 • V1 = w2r2 • V2
m1(раствор) m2(раствор)

m1(раствор) / m2(раствор) = w2 / w1
При одном и том же количестве растворенного вещества массы растворов и их массовые доли обратно пропорциональны друг другу.

Пример
Определите массу 3%-ного раствора пероксида водорода, который можно получить разбавлением водой 50 г его 3%-ного раствора.
m1(раствор) / m2(раствор) = w2 / w1
50 / x = 3 / 30
3x = 50

30 = 1500

x = 500 г
Последнюю задачу можно также решить, используя “правило креста”:

30% 3%
/
50
3%
/
0%
27% X


3 / 27 = 50 / x
x = 450 г воды
450 г + 50 г = 500 г


С растворами разных веществ мы встречаемся каждый день. Но вряд ли каждый из нас представляет, насколько большую роль играют эти системы. Многое в их поведении стало ясно сегодня благодаря детальному изучению в течение тысячелетий. За всё это время были введены многие термины, непонятные простому человеку. Один из них – нормальность раствора. Что это такое? Об этом и пойдёт речь в нашей статье. А начнём мы с погружения в прошлое.

История исследований

Первыми яркими умами, начавшими изучение растворов, были такие известные химики, как Аррениус, Вант-Гофф и Оствальд. Под влиянием их работ последующие поколения химиков стали углубляться в исследование водных и разбавленных растворов. Конечно, они накопили огромный массив знаний, но без внимания остались неводные растворы, которые, кстати, также играют большую роль как в промышленности, так и в других сферах человеческой жизнедеятельности.

В теории неводных растворов было много непонятного. Например, если в водных с увеличением степени диссоциации увеличивалось значение проводимости, то в аналогичных системах, но с другим растворителем вместо воды, было всё наоборот. Маленькие значения электрической проводимости часто соответствуют высоким степеням диссоциации. Аномалии подстегнули учёных к исследованию этой области химии. Был накоплен большой массив данных, обработка которых позволила найти закономерности, дополняющие теорию электролитической диссоциации. Помимо этого, удалось расширить знания об электролизе и о природе комплексных ионов органических и неорганических соединений.

Затем активнее начали проводиться исследования в области концентрированных растворов. Такие системы существенно отличаются по свойствам от разбавленных из-за того, что при повышении концентрации растворённого вещества всё большую роль начинает играть его взаимодействие с растворителем. Подробнее об этом – в следующем разделе.

нормальность раствора

Теория

На данный момент лучше всех объясняет поведение ионов, молекул и атомов в растворе только теория электролитической диссоциации. С момента своего создания Сванте Аррениусом в XIX веке, она претерпела некоторые изменения. Были открыты некоторые законы (такие, как закон разбавления Оствальда), которые несколько не вписывались в классическую теорию. Но, благодаря последующим работам учёных, в теорию были внесены поправки, и в современном виде она существует до сих пор и с высокой точностью описывает результаты, получаемые опытными путями.

Основная суть электролитической теории диссоциации в том, что вещество при растворении распадается на составляющие её ионы – частицы, имеющие заряд. В зависимости от способности раскладываться (диссоциировать) на части, различают сильные и слабые электролиты. Сильные, как правило, полностью диссоциируют на ионы в растворе, тогда как слабые – в очень малой степени.

Эти частицы, на которые распадается молекула, могут взаимодействовать с растворителем. Это явление назвается сольватацией. Но происходит оно не всегда, поскольку обусловлено наличием заряда на ионе и молекулах растворителя. Например, молекула воды представляет собой диполь, то есть частицу, заряженную с одной стороны положительно, а с другой – отрицательно. А ионы, на которые распадется электролит, тоже имеют заряд. Таким образом, эти частицы притягиваются разноимённо заряженными сторонами. Но происходит это только с полярными растворителями (таковым является и вода). Например, в растворе какого-либо вещества в гексане сольватации происходить не будет.

Для изучения растворов очень часто необходимо знать количество растворённого вещества. В формулы иногда очень неудобно подставлять некоторые величины. Поэтому существует несколько видов концентраций, среди которых – нормальность раствора. Сейчас мы расскажем подробно обо всех способах выражения содержания вещества в растворе и методах его вычисления.

как найти нормальность раствора формула

Концентрация раствора

В химии применяется множество формул, и некоторые из них построены так, что удобнее взять величину в том или ином конкретном виде.

Первая, и самая знакомая нам, форма выражения концентрации – массовая доля. Вычисляется она очень просто. Нам всего лишь нужно разделить массу вещества в растворе на его общую массу. Таким образом мы получаем ответ в долях единицы. Умножив полученное число на сто, получим ответ в процентах.

Немного менее известная форма – объёмная доля. Чаще всего её используют для выражения концентрации спирта в алкогольных напитках. Вычисляется она тоже довольно просто: делим объём растворённого вещества на объём всего раствора. Так же как и в предыдущем случае, можно получить ответ в процентах. На этикетках часто обозначают: “40% об.”, что означает: 40 объёмных процентов.

В химии часто используют и другие виды концентрации. Но перед тем, как к ним перейти, поговорим о том, что такое моль вещества. Количество вещества может выражаться разными способами: масса, объём. Но ведь молекулы каждого вещества имеют свой вес, и по массе образца невозможно понять, сколько в нём молекул, а это необходимо для понимания количественной составляющей химических превращений. Для этого была введена такая величина, как моль вещества. Фактически один моль – это определённое количество молекул: 6,02*1023. Это называется числом Авогадро. Чаще всего такая единица, как моль вещества, используется для вычисления количества продуктов какой-либо реакции. В связи с этим существует ещё одна форма выражения концентрации – молярность. Это количество вещества в единице объёма. Молярность выражается в моль/л (читается: моль на литр).

Существует очень похожий на предыдущий вид выражения содержания вещества в системе: моляльность. Отличается от молярности она тем, что определяет количество вещества не в единице объёма, а в единице массы. И выражается в молях на килограмм (или другую кратную величину, например на грамм).

Вот мы и подошли к последней форме, которую сейчас обсудим отдельно, так как её описание требует немного теоретической информации.

вычислить нормальность раствора

Нормальность раствора

Что же это такое? И чем отличается от предыдущих величин? Для начала следует понять разность между такими понятиями, как нормальность и молярность растворов. По сути, отличаются они лишь на одну величину – число эквивалентности. Теперь можно даже представить, что такое нормальность раствора. Это всего лишь модифицированная молярность. Число эквивалетности показывает количество частиц, способных провзаимодействовать с одним молем ионов водорода или гидроксид-ионов.

Мы познакомились с тем, что такое нормальность раствора. Но ведь стоит копнуть глубже, и мы увидим, насколько проста эта, на первый взгляд сложная форма описания концентрации. Итак, разберём поподробнее, что такое нормальность раствора.

как определить нормальность раствора

Формула

Довольно легко представить себе формулу по словесному описанию. Она будет выглядеть так: Сн=z*n/N. Здесь z – фактор эквивалентности, n – количество вещества, V – объём раствора. Первая величина – самая интересная. Как раз она и показывает эквивалент вещества, то есть число реальных или мнимых частиц, способных прореагировать с одной минимальной частицей другого вещества. Этим, собственно, нормальность раствора, формула которой была представлена выше, качественно отличается от молярности.

А теперь перейдём к другой немаловажной части: как определить нормальность раствора. Это, несомненно, важный вопрос, поэтому к его изучению стоит подойти с пониманием каждой величины, указанной в уравнении, представленном выше.

что такое нормальность раствора

Как найти нормальность раствора?

Формула, которую мы разобрали выше, имеет чисто прикладной характер. Все величины, приведённые в ней, легко вычисляются на практике. На самом деле вычислить нормальность раствора очень легко, зная некоторые величины: массу растворённого вещества, его формулу и объём раствора. Так как нам известна формула молекул вещества, то мы можем найти его молекулярную массу. Отношение массы навески растворённого вещества к его молярной массе будет равно числу моль вещества. А зная объём всего раствора, мы точно можем сказать, какая у нас молярная концентрация.

Следующая операция, которую нам нужно провести для того, чтобы вычислить нормальность раствора – это действие по нахождению фактора эквивалентности. Для этого нам нужно понять, сколько в результате диссоциации образуется частиц, способных присоединить протоны или ионы гидроксила. Например, в серной кислоте фактор эквивалетности равен 2, и, следовательно, нормальность раствора в этом случае вычисляется простым умножением на 2 его молярности.

нормальность и молярность растворов

Применение

В химической аналитике очень часто приходится расчитывать нормальность и молярность растворов. Это очень удобно для вычиления молекулярных формул веществ.

нормальность раствора это

Что ещё почитать?

Чтобы лучше понять, что такое нормальность раствора, лучше всего открыть учебник по общей химии. А если вы уже знаете всю эту информацию, вам стоит обратиться к учебнику по аналитической химии для студентов химических специальностей.

Заключение

Благодаря статье, думаем, вы поняли, что нормальность раствора – это форма выражения концентрации вещества, которой пользуются в основном в химическом анализе. И теперь ни для кого не секрет, как она вычисляется.

Добавить комментарий