Calculadora de normalidade

Normalidade N = equivalentes ÷ volume, em que equivalentes = mols × fator equivalente = molaridade × fator equivalente × volume

N

Normalidade — equivalentes de soluto por litro de solução. É a unidade de concentração em que as titulações são escritas, e a que depende de qual reação a substância está fazendo

eq

O número de equivalentes, a quantidade a que as três rotas chegam. Um equivalente é um mol da unidade que reage — de prótons, de elétrons, de carga

n

O fator equivalente (n): quantos prótons ou elétrons uma unidade de fórmula transfere nesta reação específica. Não tem unidade, fica entre 1 e 10 aqui, e é o único número desta página que ela não tem como descobrir sozinha

M

Molaridade, a concentração comum em mols por litro (mol/L). Multiplicá-la pelo fator equivalente é toda a conversão para a normalidade, e o painel informa essa linha como M

V

O volume da solução, em litros. Ele aparece duas vezes: uma dividindo os equivalentes para dar a normalidade, e outra dentro da rota da solução que produziu aqueles equivalentes

Use onde uma titulação estiver escrita em normalidade em vez de molaridade, que é a maior parte da análise volumétrica clássica. A razão de a unidade existir é que um mililitro de ácido 1 N neutraliza um miliequivalente de base, qualquer que seja o ácido — o fator equivalente já absorveu a diferença, então a aritmética da titulação vira volume vezes normalidade e não sobra nada para decorar. É também a unidade em que a química clínica informa resultados, onde o equivalente é a carga e não a molécula, e miliequivalentes por litro é como os eletrólitos do soro são citados. A fórmula da normalidade parece curta demais para o que ela faz, e a explicação é que o fator equivalente já está embutido na própria definição de equivalente. Se o que você quer é mols por litro sem nenhum número que dependa da reação, a página de molaridade faz isso direto.

1. Um ácido dibásico, em que N e M não são o mesmo número

   1. A substância transfere dois prótons, então o fator equivalente é 2
   2. Equivalentes: 0,5 mol × 2 = 1 eq
   3. Normalidade: 1 eq ÷ 1 L = 1 N
   4. Molaridade: 1 ÷ (2 × 1) = 0,5 M

   Este é o par de números que a página existe para não deixar confundir: a solução é 1 N e 0,5 M ao mesmo tempo, e informar uma onde se queria a outra erra por um fator de dois. A linha dos equivalentes é o pivô — todo o resto é esse número dividido por um volume, uma vez com o fator equivalente e outra sem. Em miliequivalentes a mesma resposta é 1.000 mEq, que é como o resultado apareceria no caderno de bancada.

2. Uma titulação com permanganato, em que o fator é a reação

   1. Em meio ácido o permanganato recebe cinco elétrons, então o fator equivalente é 5
   2. Equivalentes: 0,02 mol/L × 5 × 0,025 L = 0,0025 eq
   3. Normalidade: 0,0025 eq ÷ 0,025 L = 0,1 N
   4. Em miliequivalentes: 2,5 mEq, que é como a leitura da bureta seria anotada

   O mesmo permanganato 0,02 M é 0,1 N aqui e 0,06 N em meio neutro, onde o fator é 3 — a concentração não mudou, a reação mudou. É por isso que o fator equivalente é uma entrada e não algo que a página deduza da fórmula, e por isso a tabela de referência abaixo traz o permanganato de potássio duas vezes.

3. A menor quantidade que os campos aceitam

   1. Os equivalentes foram dados direto: 0,0001 eq, o menor valor que o campo aceita
   2. Normalidade: 0,0001 eq ÷ 100 L = 1 × 10⁻⁶ N
   3. Molaridade: 0,0001 ÷ (10 × 100) = 1 × 10⁻⁷ M
   4. Em miliequivalentes: 0,1 mEq

   Quatro linhas, quatro escalas diferentes, e nenhuma delas lê zero — que é exatamente o motivo de as precisões das saídas serem diferentes. A linha da molaridade guarda sete casas decimais em vez de seis porque divide pelo fator equivalente além do volume, e com o fator em dez a menor resposta cai uma potência de dez abaixo. Se fossem seis casas, esta linha imprimiria 0,000000, e uma solução de um décimo de micromol por litro pareceria uma que não contém nada.

O fator equivalente é de quem preenche, e a página o aceita por confiança. Ele não pode ser conferido contra nada aqui, porque é propriedade da reação e não da substância, e um fator errado produz uma resposta errada exatamente por aquele fator enquanto parece inteiramente plausível — esta é a maior fonte de erro em cálculos de normalidade e nenhuma aritmética consegue pegá-la. A tabela de referência dá os valores usuais de dez reagentes comuns, mas são recomendações para as reações em que eles costumam ser usados, não uma consulta do que a substância necessariamente é. A normalidade em si é uma unidade formal ou herdada: o SI não lhe dá lugar, porque o equivalente não é uma unidade mas uma convenção sobre qual partícula está sendo contada, e a mesma solução tem tantas normalidades quantas reações tiver. As três rotas são conferidas entre si com tolerância de um por cento, o que pega um número digitado errado, mas não um fator equivalente sistematicamente errado aplicado a todas elas. A temperatura não é considerada — uma normalidade é definida no volume que a solução tinha quando foi preparada, e uma solução que esquentou desde então está um pouco mais diluída do que diz o rótulo. E a aritmética supõe que o soluto é puro e está totalmente dissolvido, o que é uma afirmação sobre a amostra e não sobre a química.

Qual é a diferença entre normalidade e molaridade?

A normalidade é a molaridade multiplicada pelo fator equivalente — o número de prótons ou elétrons que uma unidade de fórmula transfere na reação em questão. Uma solução 1 M de um ácido diprótico é 2 N, enquanto uma solução 1 M de um ácido monoprótico é 1 N; a molaridade é a mesma espécie de quantidade nos dois casos, e a normalidade não é. A calculadora imprime as duas, uma acima da outra, para que a multiplicação fique visível em toda resposta em vez de ser algo a lembrar. Se você só conhece uma delas e quer a outra, divida ou multiplique pelo fator equivalente.

Como encontro o fator equivalente?

Conte quantos prótons ou elétrons uma unidade de fórmula entrega ou recebe na reação que você está fazendo. O ácido clorídrico entrega um próton, então o fator dele é 1; o ácido sulfúrico entrega dois, então 2; o ácido fosfórico, três. Em oxirredução, conte elétrons: o permanganato recebe cinco em meio ácido e três em meio neutro ou fracamente alcalino, e o dicromato recebe seis. A tabela de referência desta página lista os valores usuais de dez reagentes comuns, com o permanganato de potássio aparecendo duas vezes porque o fator dele é decidido pelo meio e não pela fórmula.

O que é peso equivalente?

A massa molar dividida pelo fator equivalente — a massa que fornece um equivalente, em gramas por equivalente. O ácido sulfúrico tem massa molar de 98,072 g/mol e fator 2, então o peso equivalente dele é 49,04 g/eq, e pesar 49,04 gramas e completar o volume a um litro dá uma solução 1 N. É o número que você usa de fato na balança, e é por isso que a tabela o imprime: o inverso do fator equivalente não serve de muita coisa sozinho, mas o peso equivalente é o que se pesa. Completar o volume é o outro passo e ele tem nome: faz-se isso num balão volumétrico, e a marca de aferição é o que transforma a massa pesada numa concentração.

Por que a página pede o fator equivalente em vez de deduzi-lo da fórmula?

Porque a fórmula não contém a resposta — a reação contém. O permanganato é KMnO4 em toda titulação, e no entanto rende 5 equivalentes por mol em meio ácido e 3 por mol em meio neutro, com os mesmos íons nos dois casos. Deduzir o fator significaria saber qual semirreação está correndo, e essa informação não está na caixa onde se digita uma fórmula. Por isso a página recebe o fator como entrada e mostra a molaridade ao lado, que é a conferência de que o fator informado está fazendo o que você esperava.

Para que servem os miliequivalentes?

São a milésima parte de um equivalente, e são a unidade em que buretas de titulação e laboratórios clínicos são lidos. Um mililitro de uma solução 1 N entrega um miliequivalente, e é por isso que a normalidade encurta tanto a aritmética da titulação: volume em mililitros vezes normalidade dá miliequivalentes direto, sem nenhuma conversão intermediária. Na medicina o equivalente é a carga e não a molécula, então os eletrólitos do soro são citados em miliequivalentes por litro — sódio a cerca de 140 mEq/L significa 140 milimols de carga positiva, que é a quantidade que importa para o equilíbrio ácido-base.

Consigo usar a calculadora sem saber o volume?

Não para uma concentração, que é uma quantidade por litro e não significa nada sem o litro. O campo do volume da solução é obrigatório, e é ele também que faz a terceira rota funcionar — só a molaridade não produz equivalentes sem um volume para multiplicar, então preencha apenas a molaridade e a página dirá que não há rota até a resposta. O que se pode fazer sem volume é outra pergunta e outra página: se o que você tem é uma massa e uma fórmula, a calculadora de mols transforma isso em mols primeiro, e os mols voltam para cá para que o fator equivalente seja aplicado.

• Sociedade Brasileira de Química — Sociedade Brasileira de Química (SBQ)
• Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia (Inmetro) — Governo Federal do Brasil
• The International System of Units (SI Brochure) — Bureau International des Poids et Mesures