Incontriamo soluzioni di varie sostanze ogni giorno. Ma è improbabile che ognuno di noi si renda conto dell'importanza del ruolo svolto da questi sistemi. Gran parte del loro comportamento è diventato chiaro oggi attraverso uno studio dettagliato nel corso di migliaia di anni. Durante tutto questo tempo sono stati introdotti molti termini incomprensibili per l'uomo comune. Uno di questi è la normalità della soluzione. Cos'è? Questo sarà discusso nel nostro articolo. Iniziamo con un tuffo nel passato.
Cronologia delle ricerche
Le prime menti brillanti che iniziarono a studiare soluzioni furono famosi chimici come Arrhenius, van't Hoff e Ostwald. Sotto l'influenza del loro lavoro, le successive generazioni di chimici iniziarono ad approfondire lo studio di soluzioni acquose e diluite. Naturalmente, hanno accumulato un'enorme quantità di conoscenze, ma le soluzioni non acquose sono state lasciate senza attenzione, che, tra l' altro, svolgono anche un ruolo importante sia nell'industria che in altri settori della vita umana.
C'era molta incomprensibilità nella teoria delle soluzioni non acquose. Ad esempio, se nei sistemi acquosi il valore della conducibilità aumentava con l'aumentare del grado di dissociazione, allora in sistemi simili, ma con un solvente diverso al posto dell'acqua, era il contrario. Piccoli valori elettricile conducibilità corrispondono spesso ad alti gradi di dissociazione. Le anomalie hanno spinto gli scienziati a esplorare quest'area della chimica. È stata accumulata una vasta gamma di dati, la cui elaborazione ha permesso di trovare regolarità che integrano la teoria della dissociazione elettrolitica. Inoltre, è stato possibile ampliare le conoscenze sull'elettrolisi e sulla natura degli ioni complessi dei composti organici e inorganici.
Poi è iniziata una ricerca più attiva nel campo delle soluzioni concentrate. Tali sistemi differiscono significativamente nelle proprietà da quelli diluiti a causa del fatto che con l'aumento della concentrazione della sostanza disciolta, la sua interazione con il solvente inizia a svolgere un ruolo sempre più importante. Maggiori informazioni su questo nella prossima sezione.
Teoria
Al momento, la migliore spiegazione del comportamento di ioni, molecole e atomi in soluzione è solo la teoria della dissociazione elettrolitica. Dalla sua creazione da parte di Svante Arrhenius nel XIX secolo, ha subito alcune modifiche. Sono state scoperte alcune leggi (come la legge di diluizione di Ostwald) che in qualche modo non si adattavano alla teoria classica. Ma, grazie al successivo lavoro degli scienziati, sono state apportate modifiche alla teoria e nella sua forma moderna esiste ancora e descrive i risultati ottenuti sperimentalmente con elevata precisione.
L'essenza principale della teoria elettrolitica della dissociazione è che la sostanza, una volta dissolta, si decompone nei suoi ioni costituenti - particelle che hanno una carica. A seconda della capacità di scomporsi (dissociarsi) in parti, ci sono forti e debolielettroliti. Quelli forti tendono a dissociarsi completamente in ioni in soluzione, mentre quelli deboli solo in misura molto piccola.
Queste particelle in cui la molecola si rompe possono interagire con il solvente. Questo fenomeno è chiamato risoluzione. Ma non sempre si verifica, poiché è dovuto alla presenza di una carica sulle molecole di ione e solvente. Ad esempio, una molecola d'acqua è un dipolo, cioè una particella caricata positivamente da un lato e caricata negativamente dall' altro. E anche gli ioni in cui si decompone l'elettrolita hanno una carica. Pertanto, queste particelle sono attratte da lati caricati in modo opposto. Ma questo accade solo con solventi polari (come l'acqua). Ad esempio, in una soluzione di qualsiasi sostanza in esano, la solvatazione non si verificherà.
Per studiare soluzioni, molto spesso è necessario conoscere la quantità di un soluto. A volte è molto scomodo sostituire determinate quantità nelle formule. Pertanto, esistono diversi tipi di concentrazioni, tra cui la normalità della soluzione. Ora parleremo in dettaglio di tutti i modi per esprimere il contenuto di una sostanza in una soluzione e dei metodi per calcolarlo.
Concentrazione della soluzione
Ci sono molte formule in chimica, e alcune di esse sono costruite in modo tale che sia più conveniente prendere il valore in una forma particolare o nell' altra.
La prima e più familiare forma di espressione della concentrazione è la frazione di massa. Si calcola molto semplicemente. Dobbiamo solo dividere la massa della sostanza in soluzione per la sua massa totale. CosìQuindi, otteniamo la risposta in frazioni di uno. Moltiplicando il numero risultante per cento, otteniamo la risposta in percentuale.
Una forma leggermente meno conosciuta è la frazione di volume. Molto spesso è usato per esprimere la concentrazione di alcol nelle bevande alcoliche. Viene anche calcolato in modo molto semplice: dividiamo il volume del soluto per il volume dell'intera soluzione. Come nel caso precedente, puoi ottenere la risposta in percentuale. Le etichette spesso dicono: "40% vol.", che significa: 40 percento in volume.
In chimica si usano spesso altri tipi di concentrazione. Ma prima di passare a loro, parliamo di cos'è una talpa di una sostanza. La quantità di una sostanza può essere espressa in diversi modi: massa, volume. Ma dopotutto, le molecole di ogni sostanza hanno il loro peso e dalla massa del campione è impossibile capire quante molecole ci siano in esso, e questo è necessario per capire la componente quantitativa delle trasformazioni chimiche. Per questo è stata introdotta una quantità come una mole di una sostanza. Infatti, una mole è un certo numero di molecole: 6,021023. Questo è chiamato numero di Avogadro. Molto spesso, un'unità come una mole di una sostanza viene utilizzata per calcolare la quantità di prodotti di una reazione. A questo proposito, esiste un' altra forma di espressione della concentrazione: la molarità. Questa è la quantità di sostanza per unità di volume. La molarità è espressa in mol/L (leggi: moli per litro).
Esiste un tipo di espressione molto simile per il contenuto di una sostanza in un sistema: la molalità. Differisce dalla molarità in quanto determina la quantità di una sostanza non in un'unità di volume, ma in un'unità di massa. Ed espresso nelle preghiereper chilogrammo (o altro multiplo, come per grammo).
Quindi arriviamo all'ultima forma, che ora discuteremo separatamente, poiché la sua descrizione richiede alcune informazioni teoriche.
Normalità della soluzione
Cos'è questo? E in che cosa differisce dai valori precedenti? Per prima cosa devi capire la differenza tra concetti come normalità e molarità delle soluzioni. In effetti, differiscono solo per un valore: il numero di equivalenza. Ora puoi anche immaginare quale sia la normalità della soluzione. È solo una molarità modificata. Il numero di equivalenza indica il numero di particelle che possono interagire con una mole di ioni idrogeno o ioni idrossido.
Abbiamo preso conoscenza di quella che è la normalità della soluzione. Ma dopo tutto, vale la pena scavare più a fondo e vedremo quanto sia semplice questa forma complessa, a prima vista, di descrivere la concentrazione. Quindi, diamo un'occhiata più da vicino a quale sia la normalità della soluzione.
Formula
È abbastanza facile immaginare una formula da una descrizione verbale. Si presenterà così: Cn=zn/N. Qui z è il fattore di equivalenza, n è la quantità di sostanza, V è il volume della soluzione. Il primo valore è il più interessante. Mostra semplicemente l'equivalente di una sostanza, cioè il numero di particelle reali o immaginarie che possono reagire con una particella minima di un' altra sostanza. Con ciò, infatti, la normalità della soluzione, la cui formula è stata presentata sopra, differisce qualitativamentedalla molarità.
E ora passiamo a un' altra parte importante: come determinare la normalità della soluzione. Questa è senza dubbio una domanda importante, quindi vale la pena avvicinarsi al suo studio con la comprensione di ogni valore indicato nell'equazione presentata sopra.
Come trovare la normalità di una soluzione?
La formula che abbiamo discusso sopra è puramente applicata. Tutti i valori in esso indicati sono facilmente calcolabili in pratica. Infatti, è molto facile calcolare la normalità di una soluzione, conoscendo alcune grandezze: la massa del soluto, la sua formula e il volume della soluzione. Poiché conosciamo la formula delle molecole di una sostanza, possiamo trovarne il peso molecolare. Il rapporto tra la massa di un campione di un soluto e la sua massa molare sarà uguale al numero di moli della sostanza. E conoscendo il volume dell'intera soluzione, possiamo dire con certezza qual è la nostra concentrazione molare.
L'operazione successiva che dobbiamo eseguire per calcolare la normalità della soluzione è l'azione di trovare il fattore di equivalenza. Per fare ciò, dobbiamo capire quante particelle si formano a seguito della dissociazione che possono attaccare protoni o ioni idrossile. Ad esempio, nell'acido solforico il fattore di equivalenza è 2, e quindi la normalità della soluzione in questo caso si calcola semplicemente moltiplicando la sua molarità per 2.
Applicazione
Nell'analisi chimica, spesso è necessario calcolare la normalità e la molarità delle soluzioni. Questo è molto conveniente percalcolo delle formule molecolari delle sostanze.
Cos' altro leggere?
Per capire meglio qual è la normalità di una soluzione, è meglio aprire un libro di testo di chimica generale. E se conosci già tutte queste informazioni, dovresti fare riferimento al libro di testo di chimica analitica per studenti di specialità chimiche.
Conclusione
Grazie all'articolo, pensiamo che tu abbia capito che la normalità di una soluzione è una forma di espressione della concentrazione di una sostanza, che viene utilizzata principalmente nell'analisi chimica. E ora non è un segreto per nessuno come viene calcolato.
