Per determinare la normalità di una soluzione è necessario conoscere il numero di equivalenti dati dal rapporto tra massa e peso equivalente.
In una reazione di neutralizzazione acido-base l'acido libera ioni H+ e la base libera ioni OH–.
A prescindere dalla reazione acido-base considerata l'equazione netta in forma ionica di una reazione di neutralizzazione è:
H+ + OH– → H2O
Supponiamo che una mole di HCl ( 36.46 g) che libera una mole di H+ reagisca con 1 mole di NaOH ( 39.997 g). Si verifica una reazione di neutralizzazione in quanto il rapporto stechiometrico tra HCl e NaOH è di 1:1.
In generale quindi dobbiamo sapere quanto acido dona 1 mole di protoni e quanta base è necessaria per reagire. Un tale tipo di ragionamento costituisce la base per definire l'equivalente: in ogni reazione gli equivalenti reagiscono tra loro in rapporto di 1:1.
Un equivalente di acido è la quantità di acido in grado di fornire 1 mole di protoni mentre un equivalente di base è la quantità di base in grado di fornire una mole di ioni idrossido. Esaminiamo ora come applicare tale definizione ad alcuni acidi come HCl e H2SO4.
Una mole di HCl libera una mole di ioni H+ quindi 1 mole di HCl deve essere equivalente a un equivalente di HCl. Invece per H2SO4 una mole di acido libera due moli di ioni H+ se esso è completamente neutralizzato. Quindi una mole di acido solforico è uguale a due equivalenti di ioni H+.
1 mole HCl = 1 Eq H+
1 mole H2SO4 = 2 Eq H+
Per gli acidi vi è quindi una correlazione tra moli ed equivalenti: il numero di equivalenti in una mole di qualunque acido è equivalente al numero di protoni che vengono neutralizzati quando reagisce una molecola di acido.
Con ragionamento analogo si possono determinare di equivalenti di una base considerando, questa volta gli ioni OH–. Consideriamo, ad esempio le basi NaOH e Ba(OH)2: nel primo ciascuna mole di la base libera una mole di ioni OH– e quindi un equivalente di NaOH coincide con una mole. Nel caso di Ba(OH)2 una mole di base libera 2 moli di OH– quindi:
1 mole NaOH = 1 Eq OH–
1 mole Ba(OH)2 = 2 Eq OH–
Il numero di equivalenti di una base in una mole è uguale al numero di ioni OH– presenti nella formula.
Quando si lavora con gli equivalenti è più conveniente conoscere la massa di un equivalente di ogni reagente.
Il peso in grammi di un equivalente è detto peso equivalente che corrisponde al rapporto tra peso molecolare e numero di equivalenti.
Se, ad esempio si vuole calcolare il peso equivalente di Al(OH)3, assumendo che esso sia completamente neutralizzato, il numero di equivalenti è uguale a 3 e il suo peso equivalente è dato da: 78.0 / 3 = 26
Il peso equivalente di un acido coinvolto in una reazione acido-base è dato dal rapporto tra il suo peso molecolare e il numero di ioni H+ che esso mette in gioco nella reazione considerata. Per gli acidi monoprotici come, ad esempio HCl e HNO3, il peso equivalente coincide con il peso molecolare.
Consideriamo ora un acido diprotico come H2S.
Nella reazione H2S + 2 OH– ⇄ S2- + 2 H2O
Il peso equivalente è dato da 34.082/2 = 17.041 ovvero è pari alla metà del suo peso molecolare in quanto nella reazione una mole di H2S reagisce con 2 equivalenti di OH–
Nella reazione H2S + OH– ⇄ HS– + H2O il peso equivalente coincide con il peso molecolare in quanto una mole di H2S reagisce con un equivalente di OH–.
