Nous rencontrons chaque jour des solutions de diverses substances. Mais il est peu probable que chacun de nous réalise à quel point ces systèmes jouent un rôle important. Une grande partie de leur comportement est devenu clair aujourd'hui grâce à une étude détaillée sur des milliers d'années. Pendant tout ce temps, de nombreux termes incompréhensibles pour l'homme du commun ont été introduits. L'un d'eux est la normalité de la solution. Ce que c'est? Cela sera discuté dans notre article. Commençons par plonger dans le passé.
Histoire de la recherche
Les premiers esprits brillants qui ont commencé à étudier des solutions étaient des chimistes bien connus comme Arrhenius, van't Hoff et Ostwald. Sous l'influence de leurs travaux, les générations suivantes de chimistes ont commencé à se plonger dans l'étude des solutions aqueuses et diluées. Bien sûr, ils ont accumulé une énorme quantité de connaissances, mais les solutions non aqueuses ont été laissées sans attention, ce qui, soit dit en passant, joue également un rôle important à la fois dans l'industrie et dans d'autres domaines de la vie humaine.
Il y avait beaucoup d'incompréhensibilité dans la théorie des solutions non aqueuses. Par exemple, si dans les systèmes aqueux la valeur de la conductivité augmentait avec une augmentation du degré de dissociation, alors dans des systèmes similaires, mais avec un solvant différent au lieu de l'eau, c'était l'inverse. Petites valeurs électriquesles conductivités correspondent souvent à des degrés de dissociation élevés. Les anomalies ont poussé les scientifiques à explorer ce domaine de la chimie. Un large éventail de données a été accumulé, dont le traitement a permis de trouver des régularités qui complètent la théorie de la dissociation électrolytique. De plus, il a été possible d'approfondir les connaissances sur l'électrolyse et la nature des ions complexes des composés organiques et inorganiques.
Ensuite, des recherches plus actives ont commencé dans le domaine des solutions concentrées. De tels systèmes diffèrent considérablement par leurs propriétés de ceux dilués en raison du fait qu'avec l'augmentation de la concentration de la substance dissoute, son interaction avec le solvant commence à jouer un rôle de plus en plus important. Plus d'informations à ce sujet dans la section suivante.
Théorie
À l'heure actuelle, la meilleure explication du comportement des ions, des molécules et des atomes en solution est uniquement la théorie de la dissociation électrolytique. Depuis sa création par Svante Arrhenius au XIXe siècle, il a subi quelques modifications. Certaines lois ont été découvertes (comme la loi de dilution d'Ostwald) qui ne correspondaient pas à la théorie classique. Mais, grâce aux travaux ultérieurs des scientifiques, des modifications ont été apportées à la théorie, et dans sa forme moderne, elle existe toujours et décrit les résultats obtenus expérimentalement avec une grande précision.
L'essence principale de la théorie électrolytique de la dissociation est que la substance, lorsqu'elle est dissoute, se décompose en ses ions constitutifs - des particules chargées. En fonction de la capacité à se décomposer (dissocier) en parties, il existe des forces fortes et faibles.électrolytes. Les plus forts ont tendance à se dissocier complètement en ions en solution, tandis que les plus faibles ne le font que dans une très faible mesure.
Ces particules dans lesquelles la molécule se décompose peuvent interagir avec le solvant. Ce phénomène est appelé solvatation. Mais cela ne se produit pas toujours, car cela est dû à la présence d'une charge sur les molécules d'ions et de solvants. Par exemple, une molécule d'eau est un dipôle, c'est-à-dire une particule chargée positivement d'un côté et chargée négativement de l'autre. Et les ions dans lesquels l'électrolyte se décompose ont également une charge. Ainsi, ces particules sont attirées par des côtés chargés de manière opposée. Mais cela ne se produit qu'avec des solvants polaires (comme l'eau). Par exemple, dans une solution de n'importe quelle substance dans l'hexane, la solvatation ne se produira pas.
Pour étudier des solutions, il est très souvent nécessaire de connaître la quantité d'un soluté. Il est parfois très gênant de substituer certaines quantités dans des formules. Par conséquent, il existe plusieurs types de concentrations, parmi lesquelles la normalité de la solution. Nous allons maintenant décrire en détail toutes les manières d'exprimer le contenu d'une substance dans une solution et les méthodes de calcul.
Concentration de la solution
Il existe de nombreuses formules en chimie, et certaines d'entre elles sont construites de telle manière qu'il est plus commode de prendre la valeur sous une forme particulière ou une autre.
La première forme d'expression de la concentration, et la plus familière pour nous, est la fraction massique. Il est calculé très simplement. Il suffit de diviser la masse de la substance en solution par sa masse totale. AlorsAinsi, nous obtenons la réponse en fractions de un. En multipliant le nombre résultant par cent, nous obtenons la réponse en pourcentage.
Une forme légèrement moins connue est la fraction volumique. Le plus souvent, il est utilisé pour exprimer la concentration d'alcool dans les boissons alcoolisées. Il se calcule aussi assez simplement: on divise le volume du soluté par le volume de la solution entière. Comme dans le cas précédent, vous pouvez obtenir la réponse en pourcentage. Les étiquettes indiquent souvent: "40 % vol.", ce qui signifie: 40 % en volume.
En chimie, d'autres types de concentration sont souvent utilisés. Mais avant de passer à eux, parlons de ce qu'est une taupe d'une substance. La quantité d'une substance peut être exprimée de différentes manières: masse, volume. Mais après tout, les molécules de chaque substance ont leur propre poids, et par la masse de l'échantillon, il est impossible de comprendre combien de molécules il contient, et cela est nécessaire pour comprendre la composante quantitative des transformations chimiques. Pour cela, une quantité telle qu'une mole d'une substance a été introduite. En fait, une mole correspond à un certain nombre de molécules: 6,021023. C'est ce qu'on appelle le numéro d'Avogadro. Le plus souvent, une unité telle qu'une mole d'une substance est utilisée pour calculer la quantité de produits d'une réaction. À cet égard, il existe une autre forme d'expression de la concentration - la molarité. C'est la quantité de substance par unité de volume. La molarité est exprimée en mol/L (lire: moles par litre).
Il existe un type d'expression très similaire pour le contenu d'une substance dans un système: la molalité. Elle diffère de la molarité en ce qu'elle détermine la quantité d'une substance non pas dans une unité de volume, mais dans une unité de masse. Et exprimé dans des prièrespar kilogramme (ou autre multiple, comme par gramme).
Nous arrivons donc à la dernière forme, dont nous parlerons maintenant séparément, car sa description nécessite quelques informations théoriques.
Normalité de la solution
Qu'est-ce que c'est ? Et en quoi est-ce différent des valeurs précédentes ? Vous devez d'abord comprendre la différence entre des concepts tels que la normalité et la molarité des solutions. En fait, ils ne diffèrent que par une valeur - le nombre d'équivalence. Maintenant, vous pouvez même imaginer quelle est la normalité de la solution. C'est juste une molarité modifiée. Le nombre d'équivalence indique le nombre de particules qui peuvent interagir avec une mole d'ions hydrogène ou d'ions hydroxyde.
Nous nous sommes familiarisés avec la normalité de la solution. Mais après tout, cela vaut la peine de creuser plus profondément, et nous verrons à quel point cette forme complexe de description de la concentration est simple à première vue. Alors, regardons de plus près ce qu'est la normalité de la solution.
Formule
Il est assez facile d'imaginer une formule à partir d'une description verbale. Il ressemblera à ceci: Cn=zn/N. Ici z est le facteur d'équivalence, n est la quantité de substance, V est le volume de la solution. La première valeur est la plus intéressante. Il montre juste l'équivalent d'une substance, c'est-à-dire le nombre de particules réelles ou imaginaires qui peuvent réagir avec une particule minimale d'une autre substance. Par cela, en fait, la normalité de la solution, dont la formule a été présentée ci-dessus, diffère qualitativementde la molarité.
Et maintenant passons à une autre partie importante: comment déterminer la normalité de la solution. C'est sans aucun doute une question importante, il vaut donc la peine d'aborder son étude avec une compréhension de chaque valeur indiquée dans l'équation présentée ci-dessus.
Comment trouver la normalité d'une solution ?
La formule dont nous avons discuté ci-dessus est purement appliquée. Toutes les valeurs qui y sont données sont facilement calculées dans la pratique. En fait, il est très facile de calculer la normalité d'une solution, connaissant certaines quantités: la masse du soluté, sa formule et le volume de la solution. Puisque nous connaissons la formule des molécules d'une substance, nous pouvons trouver son poids moléculaire. Le rapport de la masse d'un échantillon d'un soluté à sa masse molaire sera égal au nombre de moles de la substance. Et connaissant le volume de la solution entière, nous pouvons dire avec certitude quelle est notre concentration molaire.
La prochaine opération que nous devons effectuer pour calculer la normalité de la solution est l'action de trouver le facteur d'équivalence. Pour ce faire, nous devons comprendre combien de particules se forment à la suite d'une dissociation qui peut fixer des protons ou des ions hydroxyle. Par exemple, dans l'acide sulfurique, le facteur d'équivalence est 2, et donc la normalité de la solution dans ce cas est calculée en multipliant simplement sa molarité par 2.
Demande
En analyse chimique, il faut souvent calculer la normalité et la molarité des solutions. Ceci est très pratique pourcalcul des formules moléculaires des substances.
Quoi d'autre à lire ?
Pour mieux comprendre ce qu'est la normalité d'une solution, il est préférable d'ouvrir un manuel de chimie générale. Et si vous connaissez déjà toutes ces informations, vous devriez vous référer au manuel de chimie analytique pour les étudiants des spécialités chimiques.
Conclusion
Grâce à l'article, nous pensons que vous avez compris que la normalité d'une solution est une forme d'expression de la concentration d'une substance, qui est principalement utilisée dans l'analyse chimique. Et maintenant, ce n'est un secret pour personne comment il est calculé.
