Ejemplos de Normalidad
La normalidad es una de las formas de expresar la concentración de las soluciones acuosas. Nos indica qué cantidad de soluto se encuentra disuelto, y esto significa de igual modo cuánto soluto va a haber para reaccionar. Esta medida es útil cuando la solución se va a poner a participar en una reacción química.
La normalidad se expresa con la letra N y en las siguientes unidades:
N = equivalentes / Litro de solución
Donde:
- N es la normalidad
- Los equivalentes de soluto
¿Qué son los equivalentes?
Los equivalentes son una representación de la masa del soluto que está en la solución, y describen su capacidad de reaccionar al interactuar con otra sustancia, en este caso, la especie química de una muestra que se quiera analizar en laboratorio. Los equivalentes de un soluto se calculan con la siguiente fórmula:
equivalentes = gramos / peso equivalente
El peso equivalente se obtiene a partir del peso molecular del soluto, con la fórmula:
peso equivalente = peso molecular / *
Donde * es la valencia activa del soluto, que tiene que ver con cuántos electrones puede entregar o recibir en una reacción. Por ejemplo, las valencias activas de los siguientes compuestos son:
- Cloruro de sodio NaCl: 1
- Ácido clorhídrico HCl: 1
- Ácido sulfúrico H2SO4: 2
- Ácido fosfórico H3PO4: 3
¿Cómo se calculan los equivalentes de un soluto?
Los equivalentes de un soluto se pueden calcular si se sabe su masa ya sea en gramos, kilogramos, libras, etc. Para mayor conveniencia, se utilizan los gramos. Los pasos para obtener los equivalentes son:
- Dividir el peso molecular del soluto entre la valencia activa. En los casos de valencia activa 1, el valor queda igual al peso molecular.
- Dividir los gramos entre el peso equivalente.
Por ejemplo, para 50g de ácido sulfúrico H2SO4, sabiendo que su peso molecular es de 98g/mol y su valencia activa es 2:
- Peso equivalente H2SO4 = (98 g/mol) / (2) = 49 g/mol
- Equivalentes de H2SO4 = 50g / (49 g/mol) = 0204 equivalentes H2SO4
¿Cómo se calcula la normalidad de una solución?
La normalidad de una solución se calcula en un solo paso: dividir los equivalentes del soluto entre los litros totales de la solución acuosa. Si la solución del ejemplo, que tiene 50g de ácido sulfúrico H2SO4, tiene un total de 4 litros, su concentración normal será:
N = eq / L
N = (1.0204 eq H2SO4) / (4 L solución)
N = 0.2551 eq/L
La normalidad en los laboratorios químicos
Al igual que la molaridad, la normalidad es una de las magnitudes que se utilizan en laboratorio para preparar soluciones estándar. Las soluciones estándar son aquellas cuya concentración se conoce exactamente, y sirven como referencia cuando se realiza el análisis de una muestra líquida.
A estos análisis se les llama análisis volumétricos, y consisten en seleccionar la solución estándar que tenga un soluto conveniente, y ponerla a reaccionar con el soluto de la muestra para, a partir de esta reacción, conocer la concentración exacta en ella. La muestra líquida, que se puede tomar de una corriente industrial, lleva una especie química de interés, cuya concentración es desconocida y es indispensable como parámetro de control.
La solución estándar, puesta en una bureta, se va vertiendo en la muestra discretamente comenzando la reacción, hasta un punto de equilibrio señalado por el cambio de color de un indicador. Con base en los mililitros gastados de solución estándar, se determinará cuánto soluto ha reaccionado con la muestra, y posteriormente se calculará lo que hay en la muestra de su especie química.
La fórmula que se utiliza para ver cuánto hay en la muestra de la sustancia de interés, es:
N1V1 = N2V2
Donde:
- N1: Normalidad de la solución estándar.
- V1: Volumen gastado en la bureta de solución estándar.
- N2: Normalidad de la muestra (es el valor desconocido).
- V2: Volumen de la muestra, medido en un matraz, justo para hacer el análisis.
Se despeja N2 porque no lo conocemos, y queda:
N2 = N1V1 / V2
Ejemplos de normalidad
Ejemplo 1
Calcular la normalidad de 3 litros de una solución, que tiene 40g de cloruro de sodio NaCl, cuyo peso molecular es 58 g/mol.
Datos:
- Masa NaCl: 40g
- Peso molecular NaCl: 58g/mol
- Valencia activa NaCl: 1 eq/mol
- Volumen solución: 3L
Peso equivalente de NaCl:
peq = PM / * = (58g/mol) / (1 eq/mol) = 58 g/eq
Equivalentes de NaCl:
eq = g / peq = (40g) / (58g/eq) = 0.6896 eq
Normalidad de la solución:
N = eq / V = (0.6896 eq) / (3L) = 0.2299 eq/L
Ejemplo 2
Calcular la normalidad de 2.8 litros de una solución, que tiene 85g de cloruro de sodio NaCl, cuyo peso molecular es 58 g/mol.
Datos:
- Masa NaCl: 85g
- Peso molecular NaCl: 58g/mol
- Valencia activa NaCl: 1 eq/mol
- Volumen solución: 2.8L
Peso equivalente de NaCl:
peq = PM / * = (58g/mol) / (1 eq/mol) = 58 g/eq
Equivalentes de NaCl:
eq = g / peq = (85g) / (58g/eq) = 1.4655 eq
Normalidad de la solución:
N = eq / V = (1.4655 eq) / (2.8L) = 0.5234 eq/L
Ejemplo 3
Calcular la normalidad de 1.35 litros de una solución, que tiene 16g de cloruro de sodio NaCl, cuyo peso molecular es 58 g/mol.
Datos:
- Masa NaCl: 16g
- Peso molecular NaCl: 58g/mol
- Valencia activa NaCl: 1 eq/mol
- Volumen solución: 1.35L
Peso equivalente de NaCl:
peq = PM / * = (58g/mol) / (1 eq/mol) = 58 g/eq
Equivalentes de NaCl:
eq = g / peq = (16g) / (58g/eq) = 0.2759 eq
Normalidad de la solución:
N = eq / V = (0.2759 eq) / (1.35L) = 0.2043 eq/L
Ejemplo 4
Calcular la normalidad de 2.75 litros de una solución, que tiene 95g de cloruro de sodio NaCl, cuyo peso molecular es 58 g/mol.
Datos:
- Masa NaCl: 95g
- Peso molecular NaCl: 58g/mol
- Valencia activa NaCl: 1 eq/mol
- Volumen solución: 2.75L
Peso equivalente de NaCl:
peq = PM / * = (58g/mol) / (1 eq/mol) = 58 g/eq
Equivalentes de NaCl:
eq = g / peq = (95g) / (58g/eq) = 1.6379 eq
Normalidad de la solución:
N = eq / V = (1.6379 eq) / (2.75L) = 0.5956 eq/L
Ejemplo 5
Calcular la normalidad de 3 litros de una solución, que tiene 35g de ácido sulfúrico H2SO4, cuyo peso molecular es 98 g/mol.
Datos:
- Masa H2SO4: 35g
- Peso molecular H2SO4: 98g/mol
- Valencia activa H2SO4: 2 eq/mol
- Volumen solución: 3L
Peso equivalente de H2SO4:
peq = PM / * = (98g/mol) / (2 eq/mol) = 49 g/eq
Equivalentes de H2SO4:
eq = g / peq = (35g) / (49 g/eq) = 0.7143 eq
Normalidad de la solución:
N = eq / V = (0.7143 eq) / (3L) = 0.2381 eq/L
Ejemplo 6
Calcular la normalidad de 6.2 litros de una solución, que tiene 125g de ácido sulfúrico H2SO4, cuyo peso molecular es 98 g/mol.
Datos:
- Masa H2SO4: 125g
- Peso molecular H2SO4: 98g/mol
- Valencia activa H2SO4: 2 eq/mol
- Volumen solución: 6.2L
Peso equivalente de H2SO4:
peq = PM / * = (98g/mol) / (2 eq/mol) = 49 g/eq
Equivalentes de H2SO4:
eq = g / peq = (125g) / (49 g/eq) = 2.5510 eq
Normalidad de la solución:
N = eq / V = (2.5510 eq) / (6.2L) = 0.4115 eq/L
Ejemplo 7
Calcular la normalidad de 10.4 litros de una solución, que tiene 148g de ácido sulfúrico H2SO4, cuyo peso molecular es 98 g/mol.
Datos:
- Masa H2SO4: 148g
- Peso molecular H2SO4: 98g/mol
- Valencia activa H2SO4: 2 eq/mol
- Volumen solución: 10.4L
Peso equivalente de H2SO4:
peq = PM / * = (98g/mol) / (2 eq/mol) = 49 g/eq
Equivalentes de H2SO4:
eq = g / peq = (148g) / (49 g/eq) = 3.0204 eq
Normalidad de la solución:
N = eq / V = (3.0204 eq) / (10.4L) = 0.2904 eq/L
Ejemplo 8
Calcular la normalidad de 2.6 litros de una solución, que tiene 79g de ácido fosfórico H3PO4, cuyo peso molecular es 98 g/mol.
Datos:
- Masa H3PO4: 79g
- Peso molecular H3PO4: 98g/mol
- Valencia activa H3PO4: 3 eq/mol
- Volumen solución: 2.6L
Peso equivalente de H3PO4:
peq = PM / * = (98g/mol) / (3 eq/mol) = 32.67 g/eq
Equivalentes de H3PO4:
eq = g / peq = (79 g) / (32.67 g/eq) = 2.4181 eq
Normalidad de la solución:
N = eq / V = (2.4181 eq) / (2.6L) = 0.93 eq/L
Ejemplo 9
Calcular la normalidad de 4.7 litros de una solución, que tiene 239g de ácido fosfórico H3PO4, cuyo peso molecular es 98 g/mol.
Datos:
- Masa H3PO4: 239g
- Peso molecular H3PO4: 98g/mol
- Valencia activa H3PO4: 3 eq/mol
- Volumen solución: 4.7L
Peso equivalente de H3PO4:
peq = PM / * = (98g/mol) / (3 eq/mol) = 32.67 g/eq
Equivalentes de H2SO4:
eq = g / peq = (239 g) / (32.67 g/eq) = 7.3159 eq
Normalidad de la solución:
N = eq / V = (7.3159 eq) / (4.7L) = 1.5565 eq/L
Ejemplo 10
Calcular la normalidad de 8 litros de una solución, que tiene 314g de ácido fosfórico H3PO4, cuyo peso molecular es 98 g/mol.
Datos:
- Masa H3PO4: 314g
- Peso molecular H3PO4: 98g/mol
- Valencia activa H3PO4: 3 eq/mol
- Volumen solución: 8L
Peso equivalente de H3PO4:
peq = PM / * = (98g/mol) / (3 eq/mol) = 32.67 g/eq
Equivalentes de H2SO4:
eq = g / peq = (314 g) / (32.67 g/eq) = 9.6113 eq
Normalidad de la solución:
N = eq / V = (9.6113 eq) / (8L) = 1.2014 eq/L
Sigue con: