Nos encontramos con soluciones de varias sustancias todos los días. Pero es poco probable que cada uno de nosotros se dé cuenta del papel tan importante que juegan estos sistemas. Gran parte de su comportamiento se ha aclarado hoy a través de un estudio detallado durante miles de años. Durante todo este tiempo, se han introducido muchos términos que son incomprensibles para el hombre común. Uno de ellos es la normalidad de la solución. ¿Lo que es? Esto será discutido en nuestro artículo. Empecemos sumergiéndonos en el pasado.
Historial de investigación
Las primeras mentes brillantes que comenzaron a estudiar soluciones fueron químicos tan conocidos como Arrhenius, van't Hoff y Ostwald. Bajo la influencia de su trabajo, las siguientes generaciones de químicos comenzaron a profundizar en el estudio de las soluciones acuosas y diluidas. Por supuesto, han acumulado una gran cantidad de conocimiento, pero las soluciones no acuosas quedaron sin atención, que, por cierto, también juegan un papel importante tanto en la industria como en otras áreas de la vida humana.
Había mucha incomprensibilidad en la teoría de las soluciones no acuosas. Por ejemplo, si en sistemas acuosos el valor de la conductividad aumentaba con un aumento en el grado de disociación, entonces en sistemas similares, pero con un solvente diferente en lugar de agua, era al revés. Pequeños valores eléctricosconductividades a menudo corresponden a altos grados de disociación. Las anomalías impulsaron a los científicos a explorar esta área de la química. Se acumuló una gran cantidad de datos, cuyo procesamiento permitió encontrar regularidades que complementan la teoría de la disociación electrolítica. Además, se logró ampliar el conocimiento sobre la electrólisis y la naturaleza de los iones complejos de compuestos orgánicos e inorgánicos.
Luego comenzó una investigación más activa en el campo de las soluciones concentradas. Dichos sistemas difieren significativamente en las propiedades de los diluidos debido al hecho de que con el aumento de la concentración de la sustancia disuelta, su interacción con el solvente comienza a desempeñar un papel cada vez más importante. Más sobre esto en la siguiente sección.
Teoría
Por el momento, la mejor explicación del comportamiento de los iones, moléculas y átomos en solución es solo la teoría de la disociación electrolítica. Desde su creación por Svante Arrhenius en el siglo XIX, ha sufrido algunos cambios. Se descubrieron algunas leyes (como la ley de dilución de Ostwald) que de alguna manera no encajaban en la teoría clásica. Pero, gracias al trabajo posterior de los científicos, se hicieron enmiendas a la teoría, y en su forma moderna todavía existe y describe los resultados obtenidos experimentalmente con gran precisión.
La esencia principal de la teoría electrolítica de la disociación es que la sustancia, cuando se disuelve, se descompone en sus iones constituyentes, partículas que tienen carga. Dependiendo de la capacidad de descomponerse (disociarse) en partes, hay fuertes y débileselectrolitos Los fuertes tienden a disociarse completamente en iones en solución, mientras que los débiles solo en una medida muy pequeña.
Estas partículas en las que se descompone la molécula pueden interactuar con el disolvente. Este fenómeno se llama solvatación. Pero no siempre ocurre, ya que se debe a la presencia de una carga en las moléculas de ion y solvente. Por ejemplo, una molécula de agua es un dipolo, es decir, una partícula cargada positivamente por un lado y negativamente por el otro. Y los iones en los que se descompone el electrolito también tienen carga. Por lo tanto, estas partículas son atraídas por lados con carga opuesta. Pero esto sucede solo con solventes polares (como el agua). Por ejemplo, en una solución de cualquier sustancia en hexano, no se producirá la solvatación.
Para estudiar soluciones, muy a menudo es necesario saber la cantidad de un soluto. A veces es muy inconveniente sustituir ciertas cantidades en fórmulas. Por tanto, existen varios tipos de concentraciones, entre las que se encuentra la normalidad de la solución. Ahora hablaremos en detalle sobre todas las formas de expresar el contenido de una sustancia en una solución y los métodos para calcularlo.
Concentración de la solución
Hay muchas fórmulas en química, y algunas de ellas están construidas de tal manera que es más conveniente tomar el valor de una u otra forma en particular.
La primera, y más familiar para nosotros, forma de expresión de la concentración es la fracción de masa. Se calcula de forma muy sencilla. Solo necesitamos dividir la masa de la sustancia en solución por su masa total. Asi quePor lo tanto, obtenemos la respuesta en fracciones de uno. Multiplicando el número resultante por cien, obtenemos la respuesta como un porcentaje.
Una forma un poco menos conocida es la fracción de volumen. La mayoría de las veces se usa para expresar la concentración de alcohol en las bebidas alcohólicas. También se calcula de manera bastante simple: dividimos el volumen del soluto por el volumen de toda la solución. Como en el caso anterior, puedes obtener la respuesta en forma de porcentaje. Las etiquetas a menudo dicen: "40% vol.", lo que significa: 40 por ciento en volumen.
En química, a menudo se utilizan otros tipos de concentración. Pero antes de pasar a ellos, hablemos de qué es un mol de una sustancia. La cantidad de una sustancia se puede expresar de diferentes formas: masa, volumen. Pero después de todo, las moléculas de cada sustancia tienen su propio peso, y por la masa de la muestra es imposible entender cuántas moléculas hay en ella, y esto es necesario para comprender el componente cuantitativo de las transformaciones químicas. Para esto, se introdujo una cantidad como un mol de una sustancia. De hecho, un mol es un cierto número de moléculas: 6.021023. Esto se llama número de Avogadro. Muy a menudo, una unidad como un mol de una sustancia se usa para calcular la cantidad de productos de una reacción. En este sentido, existe otra forma de expresar la concentración: la molaridad. Esta es la cantidad de sustancia por unidad de volumen. La molaridad se expresa en mol/L (léase: moles por litro).
Hay un tipo de expresión muy similar para el contenido de una sustancia en un sistema: la molalidad. Se diferencia de la molaridad en que determina la cantidad de una sustancia no en una unidad de volumen, sino en una unidad de masa. Y expresado en oracionespor kilogramo (u otro múltiplo, como por gramo).
Así llegamos a la última forma, que ahora discutiremos por separado, ya que su descripción requiere cierta información teórica.
Solución normalidad
¿Qué es esto? ¿Y en qué se diferencia de los valores anteriores? Primero debe comprender la diferencia entre conceptos como la normalidad y la molaridad de las soluciones. De hecho, difieren solo en un valor: el número de equivalencia. Ahora incluso puedes imaginar cuál es la normalidad de la solución. Es solo una molaridad modificada. El número de equivalencia indica el número de partículas que pueden interactuar con un mol de iones de hidrógeno o iones de hidróxido.
Nos familiarizamos con cuál es la normalidad de la solución. Pero después de todo, vale la pena profundizar, y veremos cuán simple es esta, a primera vista, forma compleja de describir la concentración. Entonces, echemos un vistazo más de cerca a cuál es la normalidad de la solución.
Fórmula
Es bastante fácil imaginar una fórmula a partir de una descripción verbal. Se verá así: Cn=zn/N. Aquí z es el factor de equivalencia, n es la cantidad de sustancia, V es el volumen de la solución. El primer valor es el más interesante. Simplemente muestra el equivalente de una sustancia, es decir, el número de partículas reales o imaginarias que pueden reaccionar con una partícula mínima de otra sustancia. Por esto, de hecho, la normalidad de la solución, cuya fórmula se presentó anteriormente, difiere cualitativamentede la molaridad.
Y ahora pasemos a otra parte importante: cómo determinar la normalidad de la solución. Sin duda, esta es una pregunta importante, por lo que vale la pena abordar su estudio con una comprensión de cada valor indicado en la ecuación presentada anteriormente.
¿Cómo encontrar la normalidad de una solución?
La fórmula que discutimos anteriormente se aplica puramente. Todos los valores dados en él se calculan fácilmente en la práctica. De hecho, es muy fácil calcular la normalidad de una solución conociendo algunas cantidades: la masa del soluto, su fórmula y el volumen de la solución. Como conocemos la fórmula de las moléculas de una sustancia, podemos encontrar su peso molecular. La relación entre la masa de una muestra de un soluto y su masa molar será igual al número de moles de la sustancia. Y conociendo el volumen de toda la solución, podemos decir con certeza cuál es nuestra concentración molar.
La siguiente operación que debemos realizar para calcular la normalidad de la solución es la acción de encontrar el factor de equivalencia. Para hacer esto, necesitamos entender cuántas partículas se forman como resultado de la disociación que pueden unir protones o iones hidroxilo. Por ejemplo, en el ácido sulfúrico el factor de equivalencia es 2, por lo que la normalidad de la solución en este caso se calcula simplemente multiplicando su molaridad por 2.
Solicitud
En análisis químico, a menudo hay que calcular la normalidad y la molaridad de las soluciones. Esto es muy conveniente paracálculo de fórmulas moleculares de sustancias.
¿Qué más leer?
Para comprender mejor cuál es la normalidad de una solución, lo mejor es abrir un libro de texto sobre química general. Y si ya conoces toda esta información, debes consultar el libro de texto de química analítica para estudiantes de especialidades químicas.
Conclusión
Gracias al artículo, creemos que entendiste que la normalidad de una solución es una forma de expresar la concentración de una sustancia, que se usa principalmente en análisis químicos. Y ahora no es un secreto para nadie cómo se calcula.
