Normalidad y equivalencias de concentración
En el laboratorio del colegio, el docente le pide a Daniela preparar una solución de hidróxido de sodio para neutralizar un ácido. Otro grupo usa ácido sulfúrico y descubre que «un mol de ácido» no neutraliza «un mol de base» en todos los casos. ¿Qué unidad de concentración permite comparar ácidos y bases según su capacidad real de reaccionar? Es la normalidad, y la verá a continuación.
Equivalente-gramo y normalidad
En una neutralización lo que cuenta es cuántos iones $\text{H}^+$ cede el ácido y cuántos $\text{OH}^-$ aporta la base. Un equivalente es la cantidad de sustancia que cede o acepta 1 mol de $\text{H}^+$ (o de $\text{OH}^-$).
La normalidad se escribe con la letra $N$ y se lee «normal». Una solución $2\ N$ tiene 2 equivalentes de soluto en cada litro de solución.
Para saber cuántos equivalentes hay en una masa dada:
$$\text{eq}=\dfrac{m}{\text{masa equivalente}}=\dfrac{n\cdot\theta}{1}$$Defina la normalidad de una solución y escriba su expresión matemática. Explique qué es un equivalente-gramo y en qué unidades se expresa la normalidad.
Defina la normalidad de una solución y escriba su expresión matemática. Explique qué es un equivalente-gramo y en qué unidades se expresa la normalidad.
Una solución contiene $3.0$ equivalentes de soluto en $2.0$ L de solución. Calcule su normalidad.
Una solución contiene $3.0$ equivalentes de soluto en $2.0$ L de solución. Calcule su normalidad.
Cuántos equivalentes aporta cada sustancia
Solo trabajamos reacciones ácido-base, no redox. Entonces $\theta$ se obtiene así:
| Sustancia | Intercambia | $\theta$ (eq/mol) |
|---|---|---|
| $\text{HCl}$ | 1 $\text{H}^+$ | 1 |
| $\text{H}_2\text{SO}_4$ | 2 $\text{H}^+$ | 2 |
| $\text{NaOH}$ | 1 $\text{OH}^-$ | 1 |
| $\text{Ca(OH)}_2$ | 2 $\text{OH}^-$ | 2 |
Indique cuántos equivalentes por mol aporta cada una de estas sustancias en una reacción ácido-base completa: $\text{HCl}$, $\text{H}2\text{SO}4$, $\text{NaOH}$ y…
Indique cuántos equivalentes por mol aporta cada una de estas sustancias en una reacción ácido-base completa: $\text{HCl}$, $\text{H}_2\text{SO}_4$, $\text{NaOH}$ y $\text{Ca(OH)}_2$.
Calcular la normalidad desde la masa
El camino inverso sirve para preparar soluciones.
Se disuelven $4.9$ g de ácido sulfúrico, $\text{H}2\text{SO}4$, en agua hasta completar $500$ mL de solución. Calcule la masa equivalente del ácido, el número de…
Se disuelven $4.9$ g de ácido sulfúrico, $\text{H}_2\text{SO}_4$, en agua hasta completar $500$ mL de solución. Calcule la masa equivalente del ácido, el número de equivalentes y la normalidad. Datos: $\text{H}=1$, $\text{S}=32$, $\text{O}=16$ g/mol.
Daniela necesita $250$ mL de solución $0.10$ N de $\text{NaOH}$. Calcule la masa de $\text{NaOH}$ que debe pesar y diga si la molaridad de esta solución es igual a su…
Daniela necesita $250$ mL de solución $0.10$ N de $\text{NaOH}$. Calcule la masa de $\text{NaOH}$ que debe pesar y diga si la molaridad de esta solución es igual a su normalidad. Justifique. Datos: $\text{Na}=23$, $\text{O}=16$, $\text{H}=1$ g/mol.
Relación entre normalidad y molaridad
Cada mol de soluto aporta $\theta$ equivalentes. Si en un litro hay $M$ moles, hay $M\cdot\theta$ equivalentes:
Por eso la normalidad es siempre igual o mayor que la molaridad. Compare estas soluciones de $0.50\ \text{M}$:
| Soluto | $\theta$ | $N$ |
|---|---|---|
| $\text{HCl}$ | 1 | 0.50 |
| $\text{H}_2\text{SO}_4$ | 2 | 1.0 |
| $\text{Ca(OH)}_2$ | 2 | 1.0 |
Una solución de hidróxido de calcio, $\text{Ca(OH)}2$, tiene concentración $0.20$ M. Calcule su normalidad y explique la relación entre molaridad y normalidad para esta…
Una solución de hidróxido de calcio, $\text{Ca(OH)}_2$, tiene concentración $0.20$ M. Calcule su normalidad y explique la relación entre molaridad y normalidad para esta base.
Un frasco de ácido fosfórico, $\text{H}3\text{PO}4$, indica $0.30$ M. Calcule su normalidad si se neutraliza totalmente los tres hidrógenos, y su normalidad si solo se…
Un frasco de ácido fosfórico, $\text{H}_3\text{PO}_4$, indica $0.30$ M. Calcule su normalidad si se neutraliza totalmente los tres hidrógenos, y su normalidad si solo se neutraliza el primer hidrógeno. Argumente por qué la normalidad de una misma solución puede depender de la reacción en que participa.
Normalidad en la neutralización
Un equivalente de ácido neutraliza exactamente un equivalente de base. En el punto de equivalencia:
Con normalidades no hace falta escribir la ecuación balanceada: los coeficientes ya están incluidos en $\theta$.
En una titulación, $20.0$ mL de una solución de $\text{H}2\text{SO}4$ de concentración desconocida se neutralizan exactamente con $30.0$ mL de $\text{NaOH}$ $0.10$ N.…
En una titulación, $20.0$ mL de una solución de $\text{H}_2\text{SO}_4$ de concentración desconocida se neutralizan exactamente con $30.0$ mL de $\text{NaOH}$ $0.10$ N. Calcule la normalidad y la molaridad del ácido. Después compare cuántos mL de $\text{NaOH}$ $0.10$ M serían necesarios y explique la diferencia respecto del caso anterior.