normalidade apostila
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TECNOLOGIA QUÍMICA
2º QUÍMICA
Profª Valquíria Ferrari
EQUIVALENTES-GRAMA
01. Equivalente-grama dos elementos químicos.
Equivalente-grama (E) de um elemento químico é o quociente do átomo-grama (A) pela valência (v) do elemento.
Ex.:
Sódio → E = 23 = 23 g 1
Obs.: Grande parte dos elementos químicos apresentam mais de uma valência; conseqüentemente, possuirão equivalentes-gramas diferentes.
Ferroso → E = 56 = 28 gFerro 2 Férrico → E = 56 = 18,6 g 3
Duas propriedades muito importantes dos equivalentes-grama são:a) os equivalentes-grama reagem entre si na proporção de 1 : 1b) os equivalentes-grama se substituem (ou se deslocam) mutuamente nas reações químicas
Portanto: Equivalente de um elemento químico é a massa desse elemento que se combina com 8 gramas de oxigênio.
Exercícios
1) Calcule os equivalentes-grama dos seguintes elementos químicos (entre parênteses, são dadas as massas atômicas correspondentes):
a) bário (137)
b) flúor (19)
c) cobre (63,5)
d) zinco (65)
e) potássio (39)
f) ouro (197)
g) prata (108)
h) níquel (59)
02. Equivalente-grama dos ácidos.
Equivalente-grama (E) de um ácido é o quociente da molécula-grama ou mol (M) do ácido pela valência total dos hidrogênios ionizáveis (v).
Considerando que o hidrogênio é monovalente, concluímos que para se ter a valência total dos hidrogênios ionizáveis basta contar o número de hidrogênios ionizáveis.
Ex.:
H2SO4 → E = 98 = 49 g 2
Obs.: O ácido fosforoso H3PO3, tem apenas dois hidrogênios ionizáveis.
Portanto: Como decorrência da definição anterior, podemos também dizer que:
Equivalente-grama de um ácido é a massa do ácido que libera 1 mol de H +
Exercícios
1) Calcule os equivalentes-grama dos seguintes ácidos:
a) HNO3
b) H2C2O4
E = A v
E = M v
c) HBr
d) H2CO3
e) HMnO4
f) H3PO4
g) HCl
h) H2Cr2O7
i) H2S
03. Equivalente-grama das bases.
Equivalente-grama (E) de uma base é o quociente da molécula-grama ou mol (M) da base pela valência total das oxidrilas (v).
Considerando que a oxidrila é monovalente, concluímos que para se ter a valência total das oxidrilas, basta contar o número de oxidrilas.
Ex.:
Ca(OH)2 → E = 74 = 37 g 2
Portanto: Como decorrência da definição anterior, podemos também dizer que:
Equivalente-grama de uma base é a massa que contém 1 mol de OH¯
Obs.: Um equivalente-grama de um ácido sempre reagirá com um equivalente-grama de uma base, pois o primeiro contém 1 mol de H+
e o segundo 1 mol de OH¯
Exercícios
1) Calcule os equivalentes-grama das seguintes bases:
a) Ba(OH)2
b) Cu(OH)2
c) Al(OH)3
d) Fe(OH)2
e) Pb(OH)4
f) KOH
g) AgOH
h) NH4OH
04. Equivalente-grama dos sais.
Equivalente-grama (E) de um sal é o quociente da molécula-grama ou mol (M) do sal pala valência total do cátion ou do ânion (v).
Nessa definição, entende-se por valência total do cátion o produto da valência do cátion pelo número de cátions presentes na fórmula do sal; e o mesmo para a valência total do ânion, que será sempre igual, em valor absoluto.
Ex.:
Al2(SO4)3 → E = 342 = 57 g 6
Valência do cátion = +3Nº de cátions = 2Valência total = (+3) . 2 = 6
Ou
Valência do ânion = - 2Nº de ânion = 3Valência total = (-2) . 3 = 6
E = M v
E = M v
Exercícios
1) Calcule os equivalentes-grama dos seguintes sais:
a) NaCl
b) CaBr2
c) AlCl3
d) Sn(SO4)2
e) Cr2(SO4)3
f) CuSO4 . 5H2O
g) AgNO3
h) K2Cr2O7
i) FeSO4
05. Equivalente-grama de oxidantes e redutores.
Equivalente-grama (E) de um oxidante ou redutor é o quociente da molécula-grama ou mol (M) da substância pela variação total (Δ) de seu número de oxidação.
Obs.: Δ = (variação do Nox do elemento). (nº de átomos do elemento na fórmula)
Portanto: Oxidação é uma perda de elétrons e redução é um ganho de elétrons.
Equivalente-grama de um oxidante ou redutor é a massa da substância que é capaz de ganhar ou perder um mol de elétrons.
Um equivalente-grama de um oxidante sempre reagirá com um equivalente-grama de um redutor, pois o primeiro está “disposto a ganhar” enquanto o segundo está “disposto a perder” um mol de elétrons.
Ex.:
SnCl2 SnCl4
E = 190 = 95 g 2
Exercícios
1) Calcular, em função do mol, os equivalentes-grama dos seguintes oxidantes ou redutores, considerando a variação indicada do número de oxidação:
a) KMnO4 Mn 2+
b) KMnO4 Mn 4+
c) NaBiO3 Bi 3+
d) K2Cr2O7 Cr 3+
e) H2SO3 H2SO4
f) H2S H2SO4
g) KI I2
06. Número de equivalentes-grama.
Número de equivalentes-grama (e) de uma substância é o quociente entre sua massa (m) e seu equivalente-grama (E).
Obs.: O uso do número de equivalentes-grama torna os cálculos estequiométricos muito mais rápidos, uma vez que os equivalentes-grama sempre reagem ou se substituem na proporção de um para um; por exemplo, 0,01 equivalente-grama de um ácido neutraliza 0,01 equivalente-grama de uma base ou 0,01 equivalente-grama de um oxidante oxida 0,01 equivalente-grama de um redutor, e assim por diante. Esse fato é muito importante e é conhecido como PRINCÍPIO DA EQUIVALÊNCIA.
E = M Δ
e = m E
Ex.:
Calcule o número de equivalentes-grama correspondente a 245 g de H2SO4
e = 245 = 5 equivalentes-grama (eq-g) 49
Exercícios
1) Calcular os números de equivalentes-grama existentes em:
a) 2,80 g de KOH
b) 10,6 g de Na2CO3
c) 0,98 g de K2CO3
d) 5,9 g de NaOH
e) 34,8 g de HCl
f) 90,0 g de AlBr3
g) 23,57 g de CaCl2
h) 7,6 g de H3PO4
2) Qual a massa de NaOH que é neutralizada por 0,1 equivalente-grama de HNO3?
3) Quantos gramas de KOH são necessários para neutralizar completamente 19,6 g de H2SO4?
NORMALIDADE
Normalidade ou concentração normal (N) é o quociente entre o número de equivalentes-grama (e1) do soluto e o volume (V) da solução, em litros.
O número de equivalente-grama (e) de uma substância é calculado dividindo-se a massa (m) da substância pelo valor (E) de seu equivalente-grama.
Portanto:
m1
N = E1 V
Unidade: eq-g/L
Significado físico: A normalidade indica quantos equivalentes-grama de soluto existem em cada litro de solução.
A normalidade é uma das maneiras mais importantes de se indicar a concentração das soluções e, irá facilitar os cálculos onde ocorrem reações químicas entre as soluções.
Então, o número de equivalentes-grama (e1) do soluto, será:
Relações entre a normalidade e outras expressões de concentrações das soluções.
Concentração comum (C) e a normalidade (N):
N = e1
V
e1 = m1
E1
N = m1
E1 . V
e1 = V . N
C = N . E1
Concentração em quantidade de matéria (Cn) – (molaridade) e a normalidade (N):
Concentração em quantidade de matéria (Cn), concentração comum (C), normalidade (N) e título em massa (T):
Ex.:
Qual a normalidade de uma solução que tem 7,3 g de HCl dissolvidos em 250 mL de solução?
N = m1
E1 . V
N = 7,3 = 0,8 eq-g/L 36,5 . 0,25
Exercícios
1) Qual a normalidade de uma solução que encerra 11,2 g de KOH em 200 ml de solução?
2) Qual a massa de H2SO4 presente em 250 mL de solução decinormal?
3) Quantos gramas de FeSO4 . 2H2O são necessários para preparar 1 litro de solução aquosa 0,5 N?
4) Qual o volume de solução na qual devem estar dissolvidos 7,6 g de FeSO4, destinados a reações de oxi-redução, a fim de que a solução seja 0,1 N? Fe 2+ → Fe 3+
5) Quantos equivalentes-grama de soluto existem em 200 mL de solução 0,5 N?
6) Quantos equivalentes-grama de soluto existem em 150 mL de qualquer solução 0,2 N?
7) Qual a normalidade de uma solução 0,2 molar de H3PO4?
8) Qual a normalidade de uma solução 0,05 molar de K2Cr2O7, destinada a reações de oxi-redução? Cr 6+ → Cr 3+
9) Qual a normalidade de uma solução de H2SO4 cuja concentração é igual a 24,5 g/L?
DILUIÇÃO DAS SOLUÇÕES
Cn . M1 = N . E1
C = Cn . M1 = N . E1 = 1000 . d . T
Diluir uma solução consiste em adicionar a ela uma porção do solvente puro.
H20
1- Solução mais concentrada.2- Solução mais diluída.
Obs.: O volume e a concentração de uma solução são inversamente proporcionais.
Ex.:
Diluindo-se 200 mL de solução 5 molar de H2SO4 a 250 mL, qual a concentração em quantidade de matéria final?
Vi . Cni = Vf . Cnf200 . 5 = 250 . CnfCnf = 4 molar (mol/L)
Exercícios
1) 200 mL de solução 5 molar de HNO3 foram diluídos com água destilada, até obtermos uma solução 2 molar. Qual o volume de solução final?
2) 100 ml de água foram adicionados a 400 mL de solução 0,5 N de HCl. Qual a normalidade da solução resultante?
3) Qual o volume de água que se deve adicionar a 250 mL de solução 2 N de NaOH, a fim de torná-la 0,5 N?
4) Que volume, em mililitros, de água destilada devemos adicionar a um litro de solução 0,105 M, para torná-la 0,100 M?
5) 250 cm3 de uma solução de H2SO4 forma preparadas a partir de 20 cm3 de ácido concentrado de densidade 1,85 g/cm3 e contendo 96% de H2SO4 em peso. Qual a normalidade da solução resultante?
MISTURAS DE SOLUÇÕES DE MESMO SOLUTO
É comum nos laboratórios de química a mistura de duas ou mais soluções de um mesmo soluto.
miViCi
mfVfCf
1 2
Vi . Cni = Vf . Cnf
Vi . Ni = Vf . Nf
Sol. 1
Sol. final
Sol. 2
Conseqüentemente, teremos:A concentração final é a média
ponderada das concentrações iniciais, tomando-se por “pesos” os volumes correspondentes.
Ex.:
500 mL de uma solução 0,2 N de HCl são misturados a 100 mL de solução 0,8 N do mesmo ácido. Calcule a normalidade da solução resultante.
N = 500 . 0,2 + 100 . 0,8 = 0,3 N 500 + 100
Exercícios
1) Calcule a molaridade de solução obtida pela adição de 250 mL de solução de H2SO4 2 N e 600 mL de solução de H2SO4 0,1 N.
2) 150 mL de HCl de normalidade desconhecida são misturados a 350 mL de HCl 2 N, dando uma solução 2,9 N. Qual a normalidade do ácido inicial?
3) Determine a normalidade de uma solução aquosa de H2SO4 resultante da mistura de 500 mL de uma solução aquosa de H2SO4 2 M com 1.500 mL de solução aquosa do mesmo ácido e de concentração 9,8 g/L.
C = V1 . C1 + V2 . C2
V1 + V2
Cn = V1 . Cn1 + V2 . Cn2
V1 + V2
N = V1 N1 + V2 . N2
V1 + V2