解の正規性を計算する方法

規定度は、溶液 1 リットルあたりの溶質のグラム当量として定義される化学溶液の濃度の単位です。正規性は等価濃度とも呼ばれます。記号「N」または「eq/L」（1 リットルあたりの当量）で示されます。グラム当量を求めるには、水素イオン (H または H₃ O)、水酸化物イオン (OH)、または電子 (e) が反応で移動するか、化学種の原子価を知る必要があります。

International Union of Pure and Applied Chemistry はこのユニットの使用を推奨していませんが、特に酸塩基滴定と酸化還元反応を伴う化学の授業や実験室で遭遇する可能性があります。ここでは、解の正規性を計算するさまざまな方法と例を示します。

正規性の問題を解決する手順

正規の公式

正規性の計算に使用される式がいくつかあります。どちらを使用するかは、状況によって異なります:

N =M x n
ここで、M はモル/リットルのモル濃度であり、n は生成される当量数です。当量の数は、酸塩基反応では整数ですが、酸化還元反応では分数である可能性があります。

N =グラム当量数 / リットル単位の溶液の体積
N =グラム単位の溶質の重量 / [リットル単位の容量 x 等価重量]

N =モル濃度 x 酸度
N =モル濃度 x 塩基度

N₁ V₁ =N₂ V₂
滴定:

• N₁ =酸性溶液の規定
• V₁ =酸性溶液の量
• N₂ =基本解の正規性
• V2₃ =基本的なソリューションの量

または、この方程式を使用して、異なる体積の解を作成することもできます:

初期正規性 (N₁ ) × 初期ボリューム (V₁ ) =最終解の正規性 (N₂ ) × 最終巻 (V₂ )

モル濃度から正規性を計算

生成される水素 (酸) または水酸化物 (塩基) イオンの数がわかっている場合、酸または塩基溶液のモル濃度から規定度を計算するのは簡単です。多くの場合、電卓を分割する必要はありません。

たとえば、2 M 塩酸 (HCl) 溶液は、各塩酸分子が 1 モルの水素イオンを形成するため、2 N HCl 溶液でもあります。同様に、2 M 硫酸 H₂ SO₄ ) 溶液は 4 N H₂ SO₄ 各硫酸分子が 2 モルの水素イオンを生成するためです。 2 M リン酸溶液 (H₃ PO₄ ) は 6 N H₃ PO₄ リン酸は3モルの水素イオンを生成するため、溶液。塩基に切り替えると、水酸化ナトリウムは 1 モルの水酸化物イオンを生成するため、0.05 M NaOH 溶液は 0.05 N NaOH 溶液でもあります。

単純な問題でも電卓が必要な場合があります。たとえば、0.0521 M H₃ の正規性を見つけてみましょう。 PO₄ .

N =M×n
N =(0.0521 mol/L)(3 eq/1mol)
N =0.156 eq/L =0.156 N

正規性は化学種に依存することに注意してください。したがって、1 リットルの 1 N H₂ があれば、 SO₄ 酸塩基反応では 1 N の水素イオン (H) が得られますが、硫酸イオン (SO₄) は 0.5 N しか得られません。 ) 沈殿反応で。

正常性は化学反応にも依存します。たとえば、0.1 M H₂ の正規性を見つけてみましょう。 SO₄ (硫酸) 反応用:

H₂ SO₄ + 2 NaOH → Na₂ SO₄ + 2 H₂ O

式によると、硫酸の 2 モルの H イオン (2 当量) が水酸化ナトリウム (NaOH) と反応して硫酸ナトリウム (Na SO₄ ）と水。方程式の使用:

N =モル濃度 x 当量
N =0.1 × 2
N =0.2 N

追加情報 (水酸化ナトリウムと水のモル数) が与えられても、この問題の答えには影響しません。正規性は、反応に関与する水素イオンの数に依存します。硫酸は強酸なので、完全に解離してイオンになります。

反応物中のすべての水素イオンが反応に参加するとは限りません。たとえば、1.0 M H₃ の正規性を見つけてみましょう。 AsO₄ この反応では：

H₃ AsO₄ + 2 NaOH → Na₂ HAsO₄ + 2 H₂ O

反応を見ると、H₃ の中に水素イオンが 2 つしかないことがわかります。 AsO₄ NaOH と反応して生成物を形成します。したがって、2 つの同等物があり、予想されるような 3 つではありません。方程式を使用して正規性を見つけることができます:

N =モル濃度 x 当量数
N =1.0 × 2
N =2.0 N

例:食塩水の規定

250 mL 溶液中の 0.321 g 炭酸ナトリウムの規定度を求めてください。

まず、炭酸ナトリウムの分子量を計算するための式を知っておく必要があります。これにより、炭酸ナトリウムが溶解したときに形成されるイオンを確認できます。炭酸ナトリウムはNa₂ CO₃ その分子量は 105.99 g/mol です。溶解すると、2 つのナトリウムイオンと 1 つの炭酸イオンが形成されます。単位が相殺され、1 リットルあたりの当量で答えが得られるように問題を設定します。

N =(グラム単位の質量 x 当量) / (リットル単位の体積 x 分子量)
ユニットキャンセルを見やすくするために書き直す：
N =(0.321 g) x (1 mol/105.99 g) x (2 eq/1 mol) / 0.250 L
N =0.0755 eq/L =0.0755 N

例:酸塩基滴定

クエン酸溶液 25.00 mL を 0.1718 N KOH 溶液 28.12 mL で滴定したときのクエン酸の標準濃度を求めます。

この問題を解決するには、次の式を使用します:

なし_a × V_a =N_b × V_b
なし_a × (25.00 mL) =(0.1718 N) (28.12 mL)
なし_a =(0.1718 N) (28.12 mL)/(25.00 mL)
なし_a =0.1932N

正規性を使用する際の制限

正規性を使用する際の考慮事項:

• 正規性には常に等価係数が必要です。
• 正常性は温度に依存します。すべてのラボ作業を同じ温度 (つまり、室温) で行う限り、溶液は安定していますが、溶液を煮沸または冷蔵すると、すべての賭けが外れます。急激な温度変化が予想される場合は、モル濃度や質量パーセントなど、別の単位を使用してください。
• 正常性は、研究対象の物質と化学反応によって異なります。たとえば、特定の塩基に対する酸の規定度を計算する場合、塩基を変更すると異なる場合があります。

参考文献

• IUPAC (1997)。 「同等の実体」。化学用語集 （ゴールドブック）（第2版）。 doi:10.1351/goldbook
• IUPAC。等価概念の使用