Equivalente
Un esame del sangue americano riporta «K 4,2 mEq/L», uno europeo «K 4,2 mmol/L». I numeri coincidono perché il potassio porta una sola carica. Per il calcio differiscono del doppio: 2,5 mmol/L sono 5 mEq/L. L’equivalente non conta le particelle in sé, ma il loro lavoro: quanti ioni idrogeno sostituiscono o quante cariche portano.
I chimici usavano gli equivalenti molto prima della mole. Acidi e basi si confrontavano per quanto l’uno neutralizza l’altra; da qui la normalità delle soluzioni: 1 N = 1 Eq/L. La IUPAC sconsiglia da tempo questa notazione. Ma gli equivalenti sono rimasti in medicina, nel trattamento delle acque e nella pedologia.
| Notazione | Eq · in pratica mEq/L |
| Definizione | 1 Eq = 1 mol / z — la quantità di sostanza che reagisce con 1 mol di H⁺ o porta 1 mol di cariche |
| Valori di riferimento | 1 mEq Ca²⁺ = 0,5 mmol = 20,04 mg · 1 mEq Na⁺ = 22,99 mg · 1 Eq porta 96 485 C |
| Introdotta | pesi equivalenti — Richter, 1792 · soluzioni normali — XIX secolo · non fa parte del SI |
| Norme | ISO 80000-9 · IUPAC Green Book · ISO 6059 · ISO 11260 |
| Valori tipici | 140 mEq/L — Na⁺ nel plasma · 5 mEq/L — Ca²⁺ · 546 mEq/L — Cl⁻ nell’acqua di mare |
01 · Definizione
Una mole divisa per la carica
Una mole di acido cloridrico cede una mole di ioni idrogeno. Una mole di acido solforico ne cede due. Per neutralizzarli serve una quantità diversa di base. L’equivalente li pareggia in anticipo: 1 mol di HCl è 1 Eq, 1 mol di H₂SO₄ sono 2 Eq.
Con gli ioni è lo stesso. Il numero z è la carica dello ione o il numero di ioni idrogeno nella reazione. La quantità di equivalenti è la quantità di sostanza moltiplicata per z. La somma degli equivalenti dei cationi in una soluzione è sempre uguale a quella degli anioni: la soluzione è elettricamente neutra. Su questo si basa lo ionogramma del sangue a destra.
Nel sangue più e meno si pareggiano
La colonna di sinistra sono i cationi del plasma, quella di destra gli anioni; l’altezza di ogni blocco è la sua concentrazione. I blocchi turchesi sono ioni positivi, quelli viola negativi. Il blocco magenta sono gli anioni che il laboratorio non misura: proteine, fosfati, acidi organici. La sua altezza è uguale al gap anionico. In mEq/L le colonne hanno sempre la stessa altezza. Passate a mmol/L: calcio e magnesio si dimezzano e l’uguaglianza scompare.
Quanto idrogeno cede una molecola
In ogni cella c’è una formula di struttura. In viola gli atomi di idrogeno che l’acido cede alla base; il loro numero è z. In rosa l’ossigeno. Sotto la formula, quanti equivalenti ci sono in una mole. L’acido citrico ha otto atomi di idrogeno, ma ne cede solo tre — quelli dei gruppi COOH.
Una millimole, un numero diverso di equivalenti
Nella beuta ci sono 25 mL d’acqua ed esattamente 1 mmol di acido; nella buretta, soda NaOH 0,100 mol/L. Aprite il rubinetto: le gocce cadono nella beuta, l’agitatore mescola, l’elettrodo misura il pH. In turchese la base e tutto ciò che la riguarda: il livello nella buretta, gli equivalenti aggiunti. In viola l’acido e i suoi ioni idrogeno. In magenta l’indicatore e i punti di equivalenza. A destra uno schermo registra la curva di titolazione. Le sue linee tratteggiate stanno dove sono stati aggiunti esattamente 1, 2 e 3 equivalenti di base per mole di acido. Sotto lo schermo, due barre: quanti equivalenti di acido ci sono nella beuta e quanta base è già stata aggiunta. Il tempo è reale. Se per 20 s non si tocca nulla, gli esperimenti partono da soli.
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02 · Conversione
| {n} | {v} | {note} |
Per gli ioni monovalenti — Na⁺, K⁺, Cl⁻, HCO₃⁻ — mEq/L e mmol/L coincidono. Per i bivalenti mEq/L è il doppio, per i trivalenti il triplo. Per questo, quando i referti passano da mEq a mmol, cambiano solo i numeri di calcio, magnesio e fosfato.
Anche la durezza dell’acqua si conta in equivalenti. Il grado tedesco °dH vale 10 mg di CaO per litro, il francese °fH 10 mg di CaCO₃. Entrambi si convertono tramite i mEq: 1 mEq/L = 2,8 °dH = 5,0 °fH = 50 mg/L CaCO₃.
03 · Ordini di grandezza
04 · Strumenti di misura
05 · Regole di scrittura
06 · Unità vicine
07 · Sezione storica
L’equivalente non fa parte del SI e non ne ha mai fatto parte. La IUPAC propone di cavarsela con la mole e di indicare che cosa si conta: n(½Ca²⁺) = 2 mmol significa lo stesso che 2 mEq di calcio. La notazione è più lunga, ma non serve un’unità a parte e la particella si vede subito.
Il pericolo principale dell’equivalente: una stessa sostanza può averne un numero diverso. L’acido fosforico cede due ioni idrogeno con la fenolftaleina e uno con il metilarancio. Per questo l’etichetta di una soluzione riporta sempre, accanto alla normalità, la reazione per cui è stata calcolata.
Catalogo delle grandezze
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Una goccia d'acido cambia il colore del succo, il sale colora la fiamma, l'acqua gela con un colpo. Sotto, tutte le schede di Simetrium, per disciplina e in ordine alfabetico.
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