ЕКВІВАЛЕНТНА ВАГА: ВИКОРИСТОВУЄ І ЯК ОБЧИСЛИТИ ЙОГО (НА ПРИКЛАДІ) - ХІМІЯ - 2025

Еквівалентний вагу (ПЕ) речовини є те , що бере участь в хімічній реакції, і використовуються в якості основи для титрування. Залежно від типу реакції її можна визначити так чи інакше.

Для кислотно-лужних реакцій ПЕ - маса речовини, в грамах речовини, необхідної для подачі або реакції з одним молем Н ⁺ (1,008 г); для окислювально-відновних реакцій - вага речовини в грамах, яка необхідна для постачання або реакції з одним молем електронів.

Джерело: Автор М.Міндерхоуд (Білий фон від Amada44), через Wikimedia Commons

Для опадів або складних реакцій утворення маса речовини, необхідна для подачі або реакції з одним молем одновалентного катіона, 1/2 моль двовалентного катіону, 1/3 мола тривалентного катіону . І так далі.

Хоча спочатку це може здатися трохи складним, деякі речовини завжди поводяться хімічно однаково; тому вивчити значення ПЕ з огляду на випадки не важко.

Походження еквівалентної ваги

Джон Далтон (1808) запропонував еквівалентну масу водню як одиницю маси. Однак виникла низка заперечень щодо цього підходу. Наприклад, було відмічено, що більшість елементів не реагували безпосередньо з воднем з утворенням простих сполук (XH).

Крім того, елементи з різними станами окислення, наприклад, перманганат, мають більше однієї еквівалентної ваги. Це ускладнило прийняття еквівалентної ваги як одиниці маси.

Представлення Димитрієм Менделєєвим (1869) своєї періодичної таблиці, в якій хімічні властивості елементів були пов'язані з упорядкованим порядком їх атомних ваг, стало сильним аргументом тих, хто заперечував проти використання еквівалентної ваги як одиниці маси.

Власне, не потрібно використовувати термін "еквівалент", оскільки будь-який стехіометричний розрахунок можна здійснити у вигляді молей. Однак цей термін часто використовується і його не слід ігнорувати.

Для зручності ввели термін "еквівалент": еквівалент будь-якої кислоти реагує з еквівалентом будь-якої основи; один еквівалент будь-якого окислювача реагує з одним еквівалентом будь-якого відновника тощо.

Програми

Використання в загальній хімії

Метали

Використання ПЕ в елементах та хімічних сполуках було замінено використанням молярної маси. Основна причина - наявність елементів і сполук з більш ніж еквівалентною вагою.

Наприклад, залізо (Fe), елемент з атомною масою 55,85 г / моль, має дві валентності: +2 і +3. Отже, він має дві еквівалентні ваги: ​​при роботі з валентністю +2 його еквівалентна вага становить 27,93 г / екв; при використанні валентності +3 його еквівалентна вага становить 18,67 г / екв.

Звичайно, не можна говорити про існування еквівалентної ваги Fe, але на наявність атомної ваги Fe можна вказати.

Кислоти

Фосфорна кислота має молекулярну масу 98 г / моль. Коли ця кислота дісоціюється на H ⁺ + H ₂ PO ₄ ^- , вона має еквівалентну масу 98 г / екв., Оскільки вона вивільняє 1 моль Н ⁺ . Якщо фосфорна кислота дісоціюється на H ⁺ + HPO ₄ ^2– , її еквівалентна маса становить (98 г ммоль ^-1 ) / (2 екв. / Моль ^-1 ) = 49 г / екв. У цій дисоціації H ₃ PO ₄ вивільняє 2 молі H ⁺ .

Хоча це не титрується у водному середовищі, H ₃ PO ₄ може дисоціювати на 3 H ⁺ + PO ₄ ^3– . У цьому випадку еквівалентна маса становить (98 г ммоль ^-1 ) / (3 екв. Ммоль ^-1 ) = 32,7 г / екв. H ₃ PO ₄ в цьому випадку доставляє 3 молі H ⁺ .

Так, фосфорна кислота має до 3 еквівалентних ваг. Але це не поодинокий випадок, тому, наприклад, сірчана кислота має дві еквівалентні ваги, а вуглекислота також має.

Використання в об'ємному аналізі

-Для зменшення помилок, які можуть бути допущені під час дії зважувальних речовин, в аналітичній хімії переважніше використання речовини більшої еквівалентної ваги. Наприклад, при титруванні розчину гідроксиду натрію кислотами різної еквівалентної маси. Рекомендується вживання кислоти з найбільшою еквівалентною масою.

-При використанні маси твердої кислоти, яка може вступати в реакцію з гідроксидом натрію, ви можете вибрати між трьома твердими кислотами: дигідрат щавлевої кислоти, фталат кислоти калію та гідрохідат калію, з еквівалентною вагою відповідно 63,04 г / екв., 204,22 г / екв. і 389 г / екв.

У цьому випадку для титрування гідроксиду натрію бажано використовувати калієву гідроксидату кислоту, оскільки, оскільки вона має більшу еквівалентну вагу, відносна похибка, зроблена при зважуванні, менша.

Використання в гравіметричному аналізі

Еквівалентна вага визначається по-своєму у цій техніці аналізу речовини. Тут маса осаду відповідає одному граму аналіту. Це елемент або з'єднання, що цікавить дослідження чи аналіз, що проводиться.

У гравіметрії прийнято цитувати результати аналізів як частку маси аналіту, часто виражену у відсотках.

Коефіцієнт еквівалентності пояснюється як числовий коефіцієнт, за допомогою якого масу осаду потрібно помножити, щоб отримати масу аналіту, зазвичай виражену в грамах.

Гравіметричне визначення нікелю

Наприклад, при гравіметричному визначенні нікелю осад, який його містить, - біс (нікелевий диметилгліоксимат) з молярною масою 288,915 г / моль. Молярна маса нікелю - 58,6934 г / моль.

Молярна маса осаду, поділена на молярну масу нікелю, дає такий результат:

288,915 ммоль ^-1 / 58,6934 ммоль ^-1 = 4,9224. Це означає, що 4,9224 г сполуки дорівнює 1 г нікелю; Або іншими словами, 4,9224 г осаду містить 1 г нікелю.

Коефіцієнт еквівалентності обчислюється діленням молярної маси нікелю на молярну масу осаду, який його містить: 58,693 гммоль ^-1 / 288,915 ммоль ^-1 = 0,203151. Це говорить нам, що на грам осаду, що містить нікель, міститься 0,203151 г нікелю.

Використання в хімії полімерів

У хімії полімерів еквівалентна маса реагенту полімеризації - це маса полімеру, яка має один еквівалент реактивності.

Це особливо важливо у випадку іонообмінних полімерів: один еквівалент іонообмінного полімеру може обмінюватися одним молем однозарядних іонів; але лише половина молю подвійно заряджених іонів.

Загальноприйнято виражати реакційну здатність полімеру як зворотну еквівалентну масу, яка виражається в одиницях ммоль / г або мекв / г

Як його обчислити? Приклади

-Еквівалентна маса хімічного елемента

Він отримується діленням його атомної ваги на валентність:

Peq = Pa / v

Є предмети, які мають лише одну еквівалентну вагу, і предмети, які можуть мати 2 і більше.

Еквівалентна маса кальцію

Атомна маса = 40 г / моль

Валенсія = +2

Peq = 40 г ммоль ^-1 /2екв.м ^-1

20 г / екв

Еквівалентна вага алюмінію

Атомна маса = 27 г / моль

Валенсія = +3

Peq = 27 г ммоль ^-1 / 3 екв. Ммоль ^-1

9 г / екв

Еквівалентна вага нікелю

Атомна маса = 58,71 г / моль

Валенсія = +2 та +3

Нікель має дві еквівалентні ваги, що відповідають, коли він реагує з валентністю +2 та коли реагує з валентністю +3.

Peq = 58,71 ммоль ^-1 / 2 екв. Ммоль ^-1

29,35 г / екв

Peq = 58,71 ммоль ^-1 / 3 екв. Ммоль ^-1

19,57 г / екв

-Еквівалентна маса оксиду

Один із способів розрахунку еквівалентної ваги оксиду - це ділення його молекулярної маси на валентний продукт металу та індекс індексу металу.

Peq = Pm / V S

Pm = молекулярна маса оксиду.

V = валентність металу

S = підпис металу

Продукт V · S називають повним чи чистим зарядом катіона.

Еквівалентна маса оксиду алюмінію (Al

Молекулярна маса = Al (2 x 27 г / моль) + O (3 x 16 г / моль)

102 г / моль

Валенсія = +3

Підписка = 2

Peq Al ₂ O ₃ = Pm / V S

Peq Al ₂ O ₃ = 102 г ммоль ^-1 / 3 еквмоль ^-1 . два

17 г / екв

Є ще один спосіб вирішити цю проблему на основі стехіометрії. У 102 г оксиду алюмінію міститься 54 г алюмінію та 48 г кисню.

Peq del Al = Атомна маса / Валенсія

27 гммоль ^-1 / 3 екв. Ммоль ^-1

9 г / екв

Виходячи з еквівалентної маси алюмінію (9 г / екв.), Підраховується, що в 54 г алюмінію міститься 6 еквівалентів алюмінію.

Тоді з властивостей еквівалентів: 6 еквівалентів алюмінію реагуватимуть із 6 еквівалентами кисню, отримуючи 6 еквівалентів оксиду алюмінію.

У 102 р. оксиду алюмінію є 6 еквівалентів.

Таким чином:

Малий Al ₂ O ₃ = 102 г / 6 екв

17 г / екв

-Еквівалентна вага основи

Еквівалентну вагу отримують діленням його молекулярної маси на кількість оксигідрильних груп (OH).

Еквівалентна маса гідроксиду заліза, Fe (OH)

Молекулярна маса = 90 г / моль

ОН число = 2

Peq Fe (OH) ₂ = 90 г ммоль ^-1 / 2 екв. Ммоль ^-1

45 г / екв

-Еквівалентна маса кислоти

Взагалі його отримують шляхом ділення його молекулярної маси на кількість водню, який він виділяє або виділяє. Однак поліротонічні кислоти можуть дисоціювати або вивільняти свою Н різними способами, тому вони можуть мати більше однієї еквівалентної ваги.

Еквівалентна маса соляної кислоти, HCl

Еквівалентна маса HCl = молекулярна маса / кількість водню

Peq HCl = г ммоль ^-1 / 1 екв. Ммоль ^-1

36,5 г / екв

Еквівалентна маса сірчаної кислоти

Сірчана кислота (H ₂ SO ₄ ) може дисоціювати двома способами:

H ₂ SO ₄ => H ⁺ + HSO ₄ ^-

H ₂ SO ₄ => 2 H ⁺ + SO ₄ ^2-

Коли він випускає Н ^+, його PE:

Молекулярна маса = 98 г / моль

Peq = 98 г ммоль ^-1 / 1 екв. Ммоль ^-1

98 г / малий

І коли ви випустите 2H ⁺ :

Молекулярна маса = 98 г / моль

Peq = 98 г ммоль ^-1 / 2 екв. Ммоль ^-1

49 г / екв

З цієї ж причини фосфорна кислота (H ₃ PO ₄ ) молекулярної маси 98 г / моль може мати до трьох еквівалентних мас: 98 г / екв., 49 г / екв. І 32,67 г / екв.

-Еквівалентна маса солі

І, нарешті, еквівалентну масу солі можна обчислити, поділивши її молекулярну масу на добу валентності металу та індекса металу.

PE = PM / V S

Сульфатний залізний фе

Молекулярна маса = 400 г / моль

Валентність заліза = +3 екв. / Моль

Залізний підпис = 2

Peq = 400 г ммоль ^-1 / 3 екв. Ммоль ^-1 х 2

66,67 г / екв

Список літератури

1. День, RA JR. І Андервуд, А. Л. Кількісна аналітична хімія. Переклад 5-го видання ^на англійську мову. Редакція Prentice Hall Interamericana
2. Неорганічна хімія. (sf). Визначення еквівалентної ваги оксидів. Відновлено з: fullquimica.com
3. Вікіпедія. (2018). Еквівалентна вага. Відновлено з: en.wikipedia.org
4. Редактори Encyclopeedia Britannica. (2016 р., 26 вересня). Еквівалентна вага. Encyclopædia Britannica. Відновлено: britannica.com
5. Орі, Джек. (30 квітня 2018 р.). Як розрахувати еквівалентну вагу. Наукові роботи. Відновлено: sciaching.com
6. Еквівалентна маса кислоти, частина 2: Титрування невідомої проби кислоти. (sf). Відновлено: fakultet.uml.edu
7. Бергстрессер М. (2018). Еквівалентна вага: визначення та формула. Вивчення. Відновлено з: study.com