Calculadora de normalidad

Normalidad N = equivalentes ÷ volumen, donde equivalentes = moles × factor n = molaridad × factor n × volumen

N

Normalidad: equivalentes de soluto por litro de disolución. Es la unidad de concentración en la que se escriben las valoraciones, y la que depende de en qué reacción participe la sustancia

eq

El número de equivalentes, la cantidad a la que llegan las tres rutas. Un equivalente es un mol de la unidad que reacciona: de protones, de electrones, de carga

n

El factor n: cuántos protones o electrones transfiere una unidad fórmula en esta reacción concreta. No tiene unidades, aquí va de 1 a 10, y es el único número que la página no puede sacarte

M

Molaridad, la concentración ordinaria en moles por litro. Multiplicarla por el factor n es toda la conversión a normalidad

V

El volumen de disolución en litros. Aparece dos veces: una dividiendo los equivalentes para dar la normalidad, y otra dentro de la ruta de la disolución que produjo esos equivalentes

Úsala siempre que una valoración (lo que en algunos países se llama titulación) venga escrita en normalidad en lugar de en molaridad, que es la mayor parte del análisis volumétrico clásico. La razón de que la unidad exista es que un mililitro de ácido 1 N neutraliza un miliequivalente de base, sea cual sea el ácido: el factor n ya se ha comido la diferencia, así que la aritmética de una valoración se reduce a volumen por normalidad sin nada más que recordar. También es la unidad en la que informa la química clínica, donde el equivalente es la carga y no la molécula, y los miliequivalentes por litro son la forma de dar los electrolitos séricos. Si lo que quieres son moles por litro sin ningún número que dependa de la reacción, la página de la molaridad lo hace directamente.

1. Un ácido dibásico, donde N y M no son el mismo número

   1. La sustancia transfiere dos protones, así que el factor n es 2
   2. Equivalentes: 0,5 mol × 2 = 1 eq
   3. Normalidad: 1 eq ÷ 1 L = 1 N
   4. Molaridad: 1 ÷ (2 × 1) = 0,5 M

   Este es el par de números que la página existe para no confundir: la disolución es 1 N y 0,5 M al mismo tiempo, e informar de uno donde se quería el otro se desvía en un factor de dos. La fila de los equivalentes es el eje: todo lo demás es ese número dividido entre un volumen, una vez con el factor n y otra sin él.

2. Una valoración con permanganato, donde el factor es la reacción

   1. En disolución ácida el permanganato capta cinco electrones, así que el factor n es 5
   2. Equivalentes: 0,02 mol/L × 5 × 0,025 L = 0,0025 eq
   3. Normalidad: 0,0025 ÷ 0,025 = 0,1 N
   4. En miliequivalentes: 2,5 mEq, que es como se anotaría la lectura de la bureta

   El mismo permanganato 0,02 M es 0,1 N aquí y 0,06 N en disolución neutra, donde el factor es 3: la concentración no ha cambiado, la reacción sí. Por eso el factor n es una casilla de entrada y no algo que la página deduzca de la fórmula, y por eso la tabla de referencia de abajo imprime el permanganato dos veces.

3. La cantidad más pequeña que admiten las casillas

   1. Los equivalentes vienen dados directamente: 0,0001 eq, lo más pequeño que acepta la casilla
   2. Normalidad: 0,0001 ÷ 100 L = 1 × 10⁻⁶ N
   3. Molaridad: 0,0001 ÷ (10 × 100) = 1 × 10⁻⁷ M
   4. En miliequivalentes: 0,1 mEq

   Cuatro filas, cuatro escalas distintas, y ni una sola lee cero, que es toda la razón de que las precisiones de salida sean diferentes. La fila de la molaridad conserva siete decimales en vez de seis porque divide además entre el factor n, y con un factor diez veces mayor la respuesta más pequeña aterriza un orden de magnitud más abajo. Con seis decimales esta fila imprimiría 0,000000, y una disolución de una décima de micromol por litro parecería una que no contiene nada.

El factor n lo aporta quien usa la página y la página se lo cree. No se puede comprobar contra nada de aquí, porque es una propiedad de la reacción y no de la sustancia, y uno equivocado produce una respuesta que se desvía exactamente en ese factor mientras parece del todo plausible: es la mayor fuente de error de los cálculos de normalidad y ninguna aritmética puede detectarla. La tabla de referencia da los valores habituales de diez reactivos comunes, pero son recomendaciones para las reacciones en las que se usan normalmente, no una consulta de lo que la sustancia es necesariamente. La normalidad en sí es una unidad formal o heredada: el SI no le da cabida, porque el equivalente no es una unidad sino una convención sobre qué partícula se está contando, y una misma disolución tiene tantas normalidades como reacciones. Las tres rutas se comprueban entre sí dentro de un uno por ciento, lo que detecta un número mal tecleado pero no un factor n sistemáticamente equivocado y aplicado a todas ellas. La temperatura no se tiene en cuenta: la normalidad está definida al volumen que la disolución tenía cuando se preparó, y una disolución que se ha calentado desde entonces está algo más diluida de lo que dice su etiqueta. Y la aritmética supone que el soluto es puro y está del todo disuelto, lo cual es una afirmación sobre la muestra y no sobre la química.

¿Qué diferencia hay entre normalidad y molaridad?

La normalidad es la molaridad multiplicada por el factor n, el número de protones o electrones que una unidad fórmula transfiere en la reacción de la que se trate. Una disolución 1 M de un ácido diprótico es 2 N, mientras que una disolución 1 M de uno monoprótico es 1 N; la molaridad es la misma clase de cantidad en los dos casos y la normalidad no. La calculadora imprime las dos, una encima de la otra, para que la multiplicación quede a la vista en cada respuesta en vez de ser algo que recordar. Si solo conoces una y quieres la otra, divide o multiplica por el factor n.

¿Cómo encuentro el factor n?

Cuenta cuántos protones o electrones cede o capta una unidad fórmula en la reacción que estés haciendo. El ácido clorhídrico cede un protón, así que su factor es 1; el sulfúrico cede dos, así que 2; el fosfórico tres. Para las reacciones redox, cuenta electrones: el permanganato capta cinco en disolución ácida y tres en disolución neutra o débilmente alcalina, y el dicromato capta seis. La tabla de referencia de esta página lista los valores habituales de diez reactivos comunes, con el permanganato apareciendo dos veces porque su factor lo decide el medio y no la fórmula.

¿Qué es el peso equivalente?

La masa molar dividida entre el factor n: la masa que aporta un equivalente, en gramos por equivalente. El ácido sulfúrico tiene una masa molar de 98,072 g/mol y un factor de 2, así que su peso equivalente es 49,04 g/eq, y pesar 49,04 gramos y enrasar a un litro da una disolución 1 N. Es el número que de verdad se usa en la balanza, y por eso lo imprime la tabla: el recíproco del factor n no sirve de mucho por sí solo, pero el peso equivalente es lo que se pesa.

¿Por qué pide el factor n en vez de deducirlo de la fórmula?

Porque la respuesta no está en la fórmula, está en la reacción. El permanganato es KMnO4 en todas las valoraciones, y sin embargo es 5 N por mol en ácido y 3 N por mol en disolución neutra, con los iones siendo los mismos en los dos casos. Deducir el factor exigiría saber qué semirreacción está ocurriendo, y esa información no está en la casilla donde se escribe una fórmula. Así que la página toma el factor como dato de entrada y te muestra la molaridad al lado, que es la comprobación de que el factor que has escrito está haciendo lo que esperabas.

¿Para qué se usan los miliequivalentes?

Son la milésima parte de un equivalente, y son la unidad en la que se leen las buretas de valoración y los laboratorios clínicos. Un mililitro de una disolución 1 N entrega un miliequivalente, y por eso la normalidad hace tan corta la aritmética de una valoración: el volumen en mililitros por la normalidad da directamente miliequivalentes. En medicina el equivalente es la carga y no la molécula, así que los electrolitos séricos se dan en miliequivalentes por litro: el sodio a unos 140 mEq/L significa 140 milimoles de carga positiva, que es la cantidad que importa para el equilibrio ácido-base.

¿Puedo usar la calculadora sin saber el volumen?

No para una concentración, que es una cantidad por litro y no significa nada sin el litro. La casilla del volumen es obligatoria, y es además lo que hace funcionar la tercera ruta: la molaridad por sí sola no puede producir equivalentes sin un volumen por el que multiplicar, así que rellena solo la molaridad y la página te dirá que no hay ruta hacia la respuesta. Lo que sí puedes hacer sin volumen no es nada aquí: si lo que tienes es una masa y una fórmula, la calculadora de moles la convierte primero en moles, y esos moles vuelven a esta página para que se les aplique el factor n.

• IUPAC Gold Book — normality — International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC)
• IUPAC Gold Book — equivalent (equivalents) — International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC)
• Standard Atomic Weights — abridged to four significant figures — Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights (CIAAW), IUPAC