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Äquivalentkonzentration

Die Äquivalentkonzentration , veraltet Normalität (Einheitenzeichen N und Formelzeichen N), ist eine spezielle Stoffmengenkonzentration in der Chemie.

Definition Bearbeiten

Die Äquivalentkonzentration ist definiert als:

mit

Im Falle z = 3 ist also die Äquivalentkonzentration dreimal so groß wie die Stoffmengenkonzentration, weil jedes ganze Teilchen z-mal gezählt wird. Den Ausdruck 1/z nennt man auch Äquivalentteilchen oder Äquivalente. ceq ist ein Maß dafür, wie viele Äquivalente eines Stoffes sich in einem bestimmten Volumen der Lösung befinden, daher die Bezeichnung „Äquivalent-Konzentration“.

Die stöchiometrische Wertigkeit – und somit auch die Äquivalentkonzentration einer bestimmten Lösung – kann von der chemischen Reaktion, also der Verwendung der Lösung abhängen, ohne dass sich die Lösung selbst ändert. Ferner hängt die Äquivalentkonzentration von der Temperatur ab:

Eine andere Möglichkeit ist die Definition der Normalität N über die Anzahl der in einem Liter einer Lösung gelösten Äquivalente bzw. Val:

mit

  • der Menge an Äquivalenten.

Einheit Bearbeiten

Die übliche Einheit der Äquivalentkonzentration ist Mol/Liter. Lösungen mit ceq = 1 mol/l wurden früher als „Normallösungen“ bezeichnet. Wenn ceq = 0,1 mol/l betrug, sprach man von „0,1-N-Lösungen“ usw. (siehe auch Maßlösung).

Der Gebrauch von Normallösungen mit einer Äquivalentkonzentration von 1 mol/l („einnormale Lösung“) oder 0,1 mol/l wurde insbesondere von Friedrich Mohr (1806 bis 1879) in die analytische Chemie eingeführt, gerade auch in seinem ab 1855 in mehreren Auflagen erschienenen Lehrbuch „Chemisch-analytische Titrirmethode“.

Beispiele Bearbeiten

Besonders wichtig ist die Äquivalentkonzentration bei Ionen-, Neutralisations- und Redoxreaktionen sowie in der Maßanalyse.

Salzlösungen Bearbeiten

Natriumcarbonat (Na2CO3) besteht aus zwei Natrium-Ionen (Na+) und einem Carbonat-Ion. Somit entspricht eine 1-molare (M) Natriumcarbonat-Lösung einer 2-normalen (N) Natriumcarbonat-Lösung bezogen auf die Natrium-Ionen (z = 2).

Säure-Base-Reaktionen Bearbeiten

Bei Säure-Base-Reaktionen sind Äquivalentteilchen Protonen (H+) in sauren Lösungen bzw. Hydroxid-Ionen (OH−) in basischen Lösungen. An ein Sulfation (SO42−) können sich zum Beispiel zwei Protonen anlagern, was der Wertigkeit des Säure-Ions entspricht. Folglich sind in der Lösung doppelt so viele Äquivalentteilchen (hier Protonen) enthalten, wie Moleküle des Stoffes selbst.

d. h., 1 mol/l (H2SO4) = 2 N (H2SO4), oder anders ausgedrückt: eine 1-normale H2SO4-Lösung ist ½-molar (1 N entspricht ½ M).

Bei Säure/Base-Titrationen gibt es Säuren mit ein, zwei (z. B. Schwefelsäure) oder drei Protonen (z. B. Phosphorsäure). Werden diese Säuren mit Natronlauge titriert, braucht man entsprechend den Äquivalentzahlen der Säure ein, zwei oder drei Teile Natronlauge, um eine Säure zu neutralisieren. Daher wird bei Säure/Base Titrationen die molare Masse durch die Zahl der abgebbaren oder aufnehmbaren Protonen dividiert und diese Substanzmenge in einem Liter dest. Wasser gelöst, um die Äquivalentkonzentration von 1 Mol neq Protonen zu erhalten. Genau dann gilt:

Redoxreaktionen Bearbeiten

Bei Redoxreaktionen hingegen ist das Äquivalent die Stoffmenge des Oxidations- bzw. Reduktionsmittels, die exakt 1 mol Elektronen annehmen bzw. abgeben kann. Ein Beispiel:

Bei dieser Reaktion ist Permanganat das Oxidationsmittel, und 1 mol Mangan(VII) nimmt 5 mol Elektronen auf. Folglich nimmt 1⁄5 mol Mangan(VII) genau 1 mol Elektronen auf. Das Äquivalentteilchen ist hier 1⁄5 MnO4−.

Bei einer Redoxreaktion kann ein Permanganation von MnO4− 5 Elektronen aufnehmen, ein Chloridion aber nur ein Elektron abgeben. Die molare Masse des Kaliumpermanganats muss durch 5 geteilt werden, dann die Menge in genau einem Liter destilliertem Wasser gelöst werden, um die Äquivalentkonzentration dieses Oxidationsmittels von 1 neq (Mol Elektronenaufnahme)/Liter zu erhalten. 1 neq(= 1 val) Elektronenaufnahme entspricht also 1⁄5 Molmasse KMnO4 und dies wird beschrieben als:

Quellen Bearbeiten

  • Hans R. Christen, Gerd Meyer: Grundlagen der Allgemeinen und Anorganischen Chemie. Salle + Sauerländer, 1997, ISBN 3-7935-5493-7
  • Frank H. Stepheson: Mathematik im Labor. Elsevier Verlag, München 2004, ISBN 3-8274-1596-9

Weblinks Bearbeiten

Wiktionary: Normalität – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

Einzelnachweise Bearbeiten

  1. Wilhelm Strube: Der historische Weg der Chemie. Aulis Verlag Deubner & Co KG, Köln 1989, ISBN 3-7614-1180-4, S. 220.
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Veröffentlichungsdatum:
Die Aquivalentkonzentration c e q displaystyle c mathrm eq veraltet Normalitat Einheitenzeichen N und Formelzeichen N ist eine spezielle Stoffmengenkonzentration in der Chemie Inhaltsverzeichnis 1 Definition 2 Einheit 3 Beispiele 3 1 Salzlosungen 3 2 Saure Base Reaktionen 3 3 Redoxreaktionen 4 Quellen 5 Weblinks 6 EinzelnachweiseDefinition BearbeitenDie Aquivalentkonzentration ist definiert als c e q z c z n V displaystyle c mathrm eq z cdot c z cdot frac n V nbsp mit der stochiometrischen Wertigkeit z auch Aquivalentzahl genannt der Stoffmengenkonzentration c der Losung der Stoffmenge n displaystyle n nbsp dem Volumen V Im Falle z 3 ist also die Aquivalentkonzentration dreimal so gross wie die Stoffmengenkonzentration weil jedes ganze Teilchen z mal gezahlt wird Den Ausdruck 1 z nennt man auch Aquivalentteilchen oder Aquivalente ceq ist ein Mass dafur wie viele Aquivalente eines Stoffes sich in einem bestimmten Volumen der Losung befinden daher die Bezeichnung Aquivalent Konzentration Die stochiometrische Wertigkeit und somit auch die Aquivalentkonzentration einer bestimmten Losung kann von der chemischen Reaktion also der Verwendung der Losung abhangen ohne dass sich die Losung selbst andert Ferner hangt die Aquivalentkonzentration von der Temperatur ab c e q f T displaystyle c mathrm eq f T nbsp Eine andere Moglichkeit ist die Definition der Normalitat N uber die Anzahl der in einem Liter einer Losung gelosten Aquivalente bzw Val N n v a l V z n V displaystyle N frac n val V frac z cdot n V nbsp mit der Menge n v a l displaystyle n val nbsp an Aquivalenten Einheit BearbeitenDie ubliche Einheit der Aquivalentkonzentration ist Mol Liter Losungen mit ceq 1 mol l wurden fruher als Normallosungen bezeichnet Wenn ceq 0 1 mol l betrug sprach man von 0 1 N Losungen usw siehe auch Masslosung Der Gebrauch von Normallosungen mit einer Aquivalentkonzentration von 1 mol l einnormale Losung oder 0 1 mol l wurde insbesondere von Friedrich Mohr 1806 bis 1879 in die analytische Chemie eingefuhrt gerade auch in seinem ab 1855 in mehreren Auflagen erschienenen Lehrbuch Chemisch analytische Titrirmethode 1 Beispiele BearbeitenBesonders wichtig ist die Aquivalentkonzentration bei Ionen Neutralisations und Redoxreaktionen sowie in der Massanalyse Salzlosungen Bearbeiten Natriumcarbonat Na2CO3 besteht aus zwei Natrium Ionen Na und einem Carbonat Ion Somit entspricht eine 1 molare M Natriumcarbonat Losung einer 2 normalen N Natriumcarbonat Losung bezogen auf die Natrium Ionen z 2 Saure Base Reaktionen Bearbeiten Bei Saure Base Reaktionen sind Aquivalentteilchen Protonen H in sauren Losungen bzw Hydroxid Ionen OH in basischen Losungen An ein Sulfation SO42 konnen sich zum Beispiel zwei Protonen anlagern was der Wertigkeit des Saure Ions entspricht Folglich sind in der Losung doppelt so viele Aquivalentteilchen hier Protonen enthalten wie Molekule des Stoffes selbst H 2 S O 4 S O 4 2 2 H displaystyle mathrm H 2 SO 4 longrightarrow SO 4 2 2 H nbsp d h 1 mol l H2SO4 2 N H2SO4 oder anders ausgedruckt eine 1 normale H2SO4 Losung ist molar 1 N entspricht M Bei Saure Base Titrationen gibt es Sauren mit ein zwei z B Schwefelsaure oder drei Protonen z B Phosphorsaure Werden diese Sauren mit Natronlauge titriert braucht man entsprechend den Aquivalentzahlen der Saure ein zwei oder drei Teile Natronlauge um eine Saure zu neutralisieren Daher wird bei Saure Base Titrationen die molare Masse durch die Zahl der abgebbaren oder aufnehmbaren Protonen dividiert und diese Substanzmenge in einem Liter dest Wasser gelost um die Aquivalentkonzentration von 1 Mol neq Protonen zu erhalten Genau dann gilt neq H2SO4 neq NaOH Redoxreaktionen Bearbeiten Bei Redoxreaktionen hingegen ist das Aquivalent die Stoffmenge des Oxidations bzw Reduktionsmittels die exakt 1 mol Elektronen annehmen bzw abgeben kann Ein Beispiel M n O 4 8 H 5 e M n 2 4 H 2 O displaystyle mathrm MnO 4 8 H 5 e longrightarrow Mn 2 4 H 2 O nbsp Bei dieser Reaktion ist Permanganat das Oxidationsmittel und 1 mol Mangan VII nimmt 5 mol Elektronen auf Folglich nimmt 1 5 mol Mangan VII genau 1 mol Elektronen auf Das Aquivalentteilchen ist hier 1 5 MnO4 Bei einer Redoxreaktion kann ein Permanganation von MnO4 5 Elektronen aufnehmen ein Chloridion aber nur ein Elektron abgeben Die molare Masse des Kaliumpermanganats muss durch 5 geteilt werden dann die Menge in genau einem Liter destilliertem Wasser gelost werden um die Aquivalentkonzentration dieses Oxidationsmittels von 1 neq Mol Elektronenaufnahme Liter zu erhalten 1 neq 1 val Elektronenaufnahme entspricht also 1 5 Molmasse KMnO4 und dies wird beschrieben als neq KMnO4 n 1 5 KMnO4 Quellen BearbeitenHans R Christen Gerd Meyer Grundlagen der Allgemeinen und Anorganischen Chemie Salle Sauerlander 1997 ISBN 3 7935 5493 7 Frank H Stepheson Mathematik im Labor Elsevier Verlag Munchen 2004 ISBN 3 8274 1596 9Weblinks Bearbeiten nbsp Wiktionary Normalitat Bedeutungserklarungen Wortherkunft Synonyme UbersetzungenEinzelnachweise Bearbeiten Wilhelm Strube Der historische Weg der Chemie Aulis Verlag Deubner amp Co KG Koln 1989 ISBN 3 7614 1180 4 S 220 Abgerufen von https de wikipedia org w index php title Aquivalentkonzentration amp oldid 238997693