Normalità e peso equivalente. Esercizi svolti.

Spesso la quantità di sostanza coinvolta in una reazione chimica viene calcolata sulla base dei relativi equivalenti chimici, invece che sul rapporto stechiometrico delle moli di reagenti e dei prodotti della reazione bilanciata.

Si definisce grammo equivalente o semplicemente equivalente (Eq) di una sostanza, il suo peso equivalente espresso in grammi. Pertanto data la massa in grammi di una sostanza, il relativo numero di equivalenti è dato dalla formula:

Eq = g/P.E.

Il peso equivalente dello stesso elemento o della stessa sostanza dipende dalla particolare reazione cui partecipa e pertanto lo stesso elemento o la stessa sostanza può essere caratterizzato da pesi equivalenti diversi. La regola generale per calcolare il peso equivalente è la seguente:

P.E. = P.M (P.A.) / n

dove: P.M. è il peso molecolare, P.A. è il peso atomico e n è un numero intero, che assume valori diversi in dipendenza della reazione cui la sostanza partecipa. Per stabilire, di volta in volta il valore numerico di n, valgono le seguenti regole:

Reazione acido-base:

per gli acidi n = numero di ioni H+ che l’acido mette in gioco nella reazione considerata; ad es HCl (n=1), H2SO4 (n=2);

per le basi n = numero di ioni OH messi in gioco nella reazione; ad es. NaOH (n=1); Ca(OH)2 (n=2)

Reazioni tra sali: n = numero di cariche totali associate al catione del sale o all’anione del sale che possono essere calcolate considerando la dissociazione elettrolitica del sale; ad es

Al2(SO4)3  → 2 Al3+ + 3 SO42- ( n=6)

Reazioni di ossidoriduzione: n = numero di elettroni ceduti o acquistati da ogni mole di sostanza che può essere facilmente dedotto esaminando la semireazione di ossidazione o di riduzione bilanciata.

La normalità è data da: N = Eq/V essendo V il volume della soluzione espresso in litri.

La normalità si può mettere in relazione con la molarità di una soluzione attraverso la relazione: N = M x n

Esercizi svolti.

1) Calcolare il numero di equivalenti contenuti in 500 g di FeSO4 (P.M. = 151.92).

Il peso equivalente è dato da P.E: = P.M./n

In questo caso poiché la dissociazione del sale dà Fe2+ ed SO42- e quindi la carica associata al catione, ovvero all’anione è pari a 2 si ha: P.E. = 151.92 / 2=75.96

Dalla definizione di equivalente Eq = g/P.E. si ha: Eq = 500/ 75.96= 6.58

2) Calcolare il numero di equivalenti contenuti in 400 mL di soluzione 3 N di acido solforico.

Dalla definizione di Normalità si ha: N = Eq/V da cui Eq = N x V

Ricordando che il volume deve essere espresso in Litri abbiamo:

Eq = 3 N ∙0.400 L = 1.2

3) Calcolare quanti equivalenti di KOH ( P.M. = 56.108) reagiscono con 250 g di H2SO4 (P.M. = 98) nella reazione:

2 KOH + H2SO4 → K2SO4 + 2 H2O

Il peso equivalente dell’acido solforico è pari a 98/2= 49 e conseguentemente il numero di equivalenti è pari a Eq = 250/49=5.1

4) Calcolare il peso equivalente dello ione Cr2O72- (P.M.= 216) nella seguente reazione redox da bilanciare:

Cr2O72-  + I→ Cr3+ + I2

la semireazione  di riduzione dello ione bicromato è:

Cr2O72-   + 14 H+ + 6 e→ 2 Cr3+ + 7 H2O

Mentre quella di riduzione dello ione ioduro è:

2 I→  I2 + 2 e

Moltiplicando quest’ultima semireazione per 3 al fine di ottenere lo stesso numero di elettroni scambiati la reazione complessiva è: Cr2O72-  +6 I+ 14 H+ → 2 Cr3+ + 3 I+ 7 H2O

Come si nota, il numero di elettroni scambiati è pari a sei quindi il peso equivalente dello ione bicromato vale:

P.E: = P.M./n = 216/6=36

5) Calcolare il numero di equivalenti contenuti in 308.82  g di MnO3 (P.M. = 102.94) quando partecipa alla seguente reazione redox da bilanciare:

MnO3 + Fe2+ → Mn2+ + Fe3+

La semireazione di riduzione di MnO3 è:

MnO3 + 6 H+ + 4 e→ Mn2+ + 3 H2O

Mentre la semireazione di ossidazione dello ione Ferro(II) è:

Fe2+ →  Fe3+ + 1 e

Moltiplicando per 4 quest’ultima otteniamo la reazione bilanciata:

MnO3 + 4 Fe2+ + 6 H+ → Mn2+ +4 Fe3++ 3 H2O

Come si nota, il numero di elettroni scambiati è pari a quattro quindi il peso equivalente di MnO3 vale:

P.E: = P.M./n = 102.94/4=25.74

Poiché  Eq = g/P.E.= 308.82/ 25.74=12

6) Calcolare la normalità di una soluzione contenente 14.82 g di Ca(OH)2 (P.M.= 74.1) in 250 mL di soluzione

Poiché Ca(OH)2 contiene due gruppi OH il suo peso equivalente è pari a:

P.E: = P.M./n =  74.1 g/ 2 = 37.05

da cui Eq = g/P.E.= 14.82 g/ 37.05 = 0.4

calcolato il numero di equivalenti e noto il volume possiamo calcolare la normalità:

N = Eq/V = 0.4 / 0.250 L = 1.6

7) Calcolare i grammi di H3PO4 ( P.M. = 97.995) necessari ad ottenere 18.68 mL di una soluzione 0.1079 N

Dalla definizione di normalità N = Eq/V si ha: Eq= N ∙ V = 0.1079 ∙ 0.01868 L = 0.002016 equivalenti

Poiché H3PO4 contiene tre ioni H+ il peso equivalente è pari a 97.995/3= 32.665

Ricordando che Eq = g/P.E. si ha: g = eq ∙ P.E = 0.002016 ∙ 32.665 = 0.06585 g

8) Calcolare la normalità di una soluzione di H2SO4 sapendo che 23.67 mL di tale soluzione richiedono 26.73 mL di una soluzione di NaOH 0.0936 N per la completa neutralizzazione

Gli equivalenti di NaOH sono pari a 0.02673 L ∙ 0.0936 Eq/L = 0.00250 che sono pari agli equivalenti di H2SO4

La normalità è quindi pari a N = 0.00250/ 0.02367 L = 0.106

Avatar

Author: Chimicamo

Share This Post On