Μοριακότητα διαλύματος (Molarity) Κανονικότητα διαλύματος (Normality) Ερωτήσεις πιστοποίησης 31,36,29.

Για να δηλώσουμε την ποσότητα της διαλυμένης ουσίας στο διάλυμα χρησιμοποιούμε διάφορες εκφράσεις συγκέντρωσης της ουσίας στο διάλυμα. Όταν λέμε συγκέντρωση μιας ουσία σε ένα διάλυμα, εννοούμε ποσότητα της ουσίας σε συγκεκριμένη ποσότητα διαλύματος ή διαλύτη. Οι περιεκτικότητες δηλώνουν τη συγκέντρωση μια ουσίας σε ένα διάλυμα αλλά στη χημεία υπάρχει ανάγκη να εισάγουμε άλλες εκφράσεις ανάλογα με τις απαιτήσεις των υπολογισμών που θέλουμε να κάνουμε. Mία από τις εκφράσεις συγκέντρωσης είναι η Μοριακότητα και συχνά η συγκέντρωση σαν έννοια ταυτίζεται με τη μοριακότητα. Η μοριακότητα διαλύματος εκφράζει τον αριθμό των moles της διαλυμένης ουσίας που υπάρχουν σε 1 λίτρο διαλύματος. H μοριακότητα συμβολίζεται με Μ και δίδεται από τη σχέση c=n/V όπου n ο αριθμός των moles της διαλυμένης ουσίας και V ο όγκος του διαλύματος σε λίτρα.

Στη χημική ανάλυση, για να προσδιορίσουμε ποσότητες ουσιών που υπάρχουν μέσα σε ένα δείγμα, χρησιμοποιούμε μεθόδους που βασίζονται στις αντιδράσεις των ουσιών αυτών με άλλες. Συνήθως οι ουσίες αυτές αναφέρονται ως αντιδραστήρια. Η ογκομέτρηση, είναι μια μέθοδος χημικής ανάλυσης που συνήθως γίνεται σε υδατικό περιβάλλον και τα αντιδραστήρια (χημικές ουσίες) προστίθενται με τη μορφή διαλυμάτων. Οι συγκεντρώσεις των διαλυμάτων αυτών είναι με ακρίβεια καθορισμένες (πρότυπα διαλύματα). Στα διαλύματα αυτά συχνά η ποσότητα της διαλυμένη ουσίας, εκφράζεται ως γραμμοϊσοδύναμα ουσίας/λίτρο διαλύματος. Αυτή η έκφραση συγκέντρωσης ονομάζεται κανονικότητα διαλύματος.(Normality). Κανονικότητα διαλύματος είναι η συγκέντρωση του διαλύματος που εκφράζεται σε γραμμοϊσοδύναμα χημικής ουσίας/λίτρο διαλύματος.

Αν γνωρίζουμε την κανονικότητα ενός αντιδραστηρίου δεν χρειάζεται να γνωρίζουμε τη χημική εξίσωση της αντίδρασης του διαλύματος αυτού με την περιεχόμενη σε ένα δείγμα χημική ουσία, της οποίας την ποσότητα θέλουμε να προσδιορίσουμε. «Η έννοια του γραμμοϊσοδύναμου εμπεριέχει τη στοιχειομετρία της αντίδρασης». Σε μια αντίδραση ισχύει ότι ο ίδιος αριθμός γραμμοϊσοδυνάμων μιας ουσίας, αντιδρούν πλήρως με τον ίδιο αριθμό γραμμοϊσοδυνάμων της άλλης χημικής ουσίας. Φροντίζουμε τα διαλύματα να παρασκευάζονται με την κατάλληλη τιμή κανονικότητας, ώστε να μας εξυπηρετούν στη χημική ανάλυση. Συχνά συναντούμε διάλυμα 0,1Ν ΝaΟΗ (το διάλυμα 0,1Ν μπορεί να αναφέρεται και ως δεκατοκανονικό) γιατί αυτή η συγκέντρωση βολεύει στην ανάλυση, ενώ σε άλλες περιπτώσεις μπορεί να παρασκευάζονται πυκνότερα ή αραιότερα διαλύματα ανάλογα με τις ανάγκες.

0,1Ν ΝaΟΗ σημαίνει ότι θα υπάρχουν 0,1geq ΝaOH σε ένα λίτρο διαλύματος. Για το ΝaOH γνωρίζουμε ότι το 1geq του, αντιστοιχεί σε 40g NaOH (όσο το Mr σε γραμμάρια). Συνεπώς στο 0,1geq θα αντιστοιχούν 4g ΝaOH. Αν ζυγίσουμε 4g καθαρού αντιδραστηρίου και το διαλύσουμε σε καθαρό νερό, ώστε τελικά να προκύψει διάλυμα ενός λίτρου, θα έχουμε ένα διάλυμα 0,1Ν NaOH.

Κατά τον προσδιορισμό της ποσότητας ενός οξέος σε ένα δείγμα (π.χ. οξικού οξέος στο ξύδι, οξύτητα στο κρασί, οξύτητα στο λάδι), χρησιμοποιείται πρότυπο διάλυμα βάσης ΝaΟΗ 0,1Ν που θα αντιδράσει με το οξύ. Aν το οξύ είναι μονοπρωτικό (δηλαδή το μόριό του περιέχει ένα υδρογόνο) τότε το 1geq είναι Mr/1, (άρα τόσα γραμμάρια όσα και η μοριακή μάζα του). Αν κατά την αντίδραση, χρειάζονται π.χ. 10mL από το διάλυμα της βάσης για να αντιδράσει πλήρως με το οξύ στο δείγμα, τότε εύκολα υπολογίζονται τα γραμμοϊσοδύναμα της βάσης που υπάρχουν στον όγκο των 10mL. Τα γραμμοϊσοδύναμα της βάσης θα είναι =0,1ΝΧ0,01L=0,001geq. Αυτή η ποσότητα γραμμοϊσοδυνάμων της βάσης, θα εξουδετερώσει τον ίδιο αριθμό γραμμοϊσοδυνάμων οξέος (ορισμός γραμμοϊσοδυνάμου). Συνεπώς στο δείγμα θα υπάρχει ό ίδιος αριθμός γραμμοϊσοδύναμων οξέος =0,001geq. Αν το οξύ είναι μονοπρωτικό, πολλαπλασιάζουμε την ποσότητα των γραμμοϊσοδύναμων, με τη μοριακή μάζα του οξέος και βρίσκουμε τα γραμμάρια του οξέος που υπάρχουν στο δείγμα. Στην περίπτωση που το οξύ είναι διπρωτικό (δηλαδή περιέχει δύο άτομα υδρογόνου), τότε το 1geq του είναι σε γραμμάρια= Μr/2 και συνεπώς πολλαπλασιάζουμε τα 0,001geq με το Mr/2 για να υπολογίσουμε την μάζα του οξέος σε γραμμάρια που υπάρχει στο δείγμα.

Όπως βλέπουμε με διαλύματα που η συγκέντρωσή τους εκφράζεται ως κανονικότητα και τη χρήση του γραμμοϊσοδύναμου δεν χρειάστηκε να καταγραφεί η χημική εξίσωση της αντίδρασης (το γραμμοϊσοδύναμο τυποποιεί αυτή την γνώση) για να υπολογιστεί η ποσότητα του οξέος, οπότε δεν απαιτούνται προχωρημένες γνώσεις χημείας από τον αναλυτή, απλοποιούνται οι υπολογισμοί, και περιορίζονται τα λάθη.

Για όσους θέλουν να κάνουν μετατροπές από κανονικότητα σε μοριακότητα και αντίστροφα, η σχέση που συνδέει την κανονικότητα με τη μοριακότητα  είναι Ν=n*Μ. Όπου Μ (αριθμός mol/L) είναι η μοριακότητα και (α) είναι ο αριθμός υδρογόνων που έχει το μόριο του οξέος ή ο αριθμός των υδροξυλιόντων που έχει το μόριο της βάσης. Στις ογκομετρήσεις που βασίζονται σε οξειδοαναγωγικές αντιδράσεις οι οποίες είναι περισσότερο περίπλοκες, η χρήση διαλυμάτων με συγκέντρωση εκφρασμένη ως κανονικότητα είναι συνηθισμένη, ενώ το (n) υπολογίζεται με βάση τη μεταβολή του αριθμού οξείδωσης των ατόμων που οξειδώνονται ή ανάγονται στο μόριο.

Στην παρακάτω ερώτηση πιστοποίησης κάνουμε τις κατάλληλες μετατροπές ώστε να εκφράσουμε τη συγκέντρωση του διαλύματος σε μορικότητα και κανονικότητα.

Τεχνικός Φαρμάκων Καλλυντικών και Παρεμφερών Προϊόντων. Ερώτηση πιστοποίησης 31. Σε ογκομετρική φιάλη των 250mL εισάγουμε 2g στερεού NaOH και αραιώνουμε με νερό μέχρι τελικού όγκου (χαραγή). Ποια η Μοριακότητα και η Κανονικότητα του διαλύματος που προκύπτει; (Δίνονται Ar(Na)=23, Ar(O)=16, Ar(H)=1).

Τεχνικός Φαρμάκων Καλλυντικών και Παρεμφερών Προϊόντων. Ερώτηση Πιστοποίησης 36 Πόσα g NaOH απαιτούνται για την παρασκευή διαλύματος 400ml υδατικού διαλύματος συγκέντρωσης 0,6Μ.(Δίνονται Ar Na)=23, Ar(H)=1, Ar(O)=16)