Використовується еквівалентна вага і як його обчислити (з прикладами)

The еквівалентна вага (РЕ) речовини є такою, яка бере участь у хімічній реакції, і використовується як основа для титрування. Залежно від типу реакції вона може бути визначена так чи інакше.

Для кислотно-основних реакцій РЕ - це маса в грамах речовини, яка необхідна для подачі або реагування з одним молем Н⁺ (1,008 г); для окислювально-відновних реакцій - маса в грамах речовини, необхідного для подачі або реагування з одним молем електронів.

Для реакцій осадження або складного утворення вага речовини, необхідного для подачі або реагування з одним молем моновалентного катіона, 1/2 моль двовалентного катіона, 1/3 моль тривалентного катіона , І так далі.

Хоча це може здатися трохи складним на перших порах, деякі речовини завжди ведуть себе хімічно однаково; отже, неважко вивчити значення ПЕ, наведені у випадках.

Індекс

• 1 Походження еквівалентної ваги
• 2 Використання
  • 2.1 Використання в загальній хімії 
  • 2.2 Використання в об'ємному аналізі
  • 2.3 Використання в гравіметричному аналізі
  • 2.4 Використання в хімії полімерів
• 3 Як розрахувати? Приклади
  • 3.1 - Еквівалентна вага хімічного елемента
  • 3.2 - Еквівалентна вага оксиду
  • 3.3 Еквівалентна вага основи
  • 3.4 - Еквівалентна маса кислоти
  • 3.5 - Еквівалентна вага солі
• 4 Посилання

Походження еквівалентної ваги

Джон Дальтон (1808) запропонував еквівалентну масу водню як одиницю маси. Однак з'явився ряд заперечень проти цього підходу. Наприклад, було зазначено, що більшість елементів не реагують безпосередньо з воднем з утворенням простих сполук (XH).

Крім того, елементи з різними станами окислення, наприклад перманганатом, мають більше еквівалентної маси. Це перешкоджало прийняттю еквівалентної маси як одиниці маси.

Презентація Дмитра Менделєєва (1869) його періодичної таблиці, в якій хімічні властивості елементів були пов'язані з впорядкованим порядком їх атомних ваг, являла собою сильний аргумент тих, хто заперечував проти використання еквівалентної маси як одиниці маси.

Власне, немає необхідності вживати термін "еквівалент", оскільки будь-який стехіометричний розрахунок може бути зроблений в термінах молей. Однак цей термін часто використовується, і його не зручно ігнорувати.

Для зручності вводили термін "еквівалент": еквівалент будь-якої кислоти реагує з еквівалентом будь-якої бази; Еквівалент будь-якого окислювача реагує з еквівалентом будь-якого відновника і т.д..

Використання

Використання в загальній хімії

Метали

Застосування ПЕ в елементах і хімічних сполуках було замінено використанням його молярної маси. Основною причиною є наявність елементів і сполук з більшою еквівалентною масою.

Наприклад, залізо (Fe), елемент з атомною вагою 55,85 г / моль, має дві валентності: +2 і +3. Тому вона має дві еквівалентні ваги: ​​коли вона працює з валентністю +2, її еквівалентна маса становить 27,93 г / екв; при цьому при використанні валентності +3 її еквівалентна маса становить 18,67 г / екв.

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

Кислоти

Фосфорна кислота має молекулярну масу 98 г / моль. Цю кислоту при дисоціації в Н⁺ + H₂PO₄^-,  Він має еквівалентну масу 98 г / екв, оскільки вивільняє 1 моль Н⁺. Якщо фосфорна кислота дисоціює в Н⁺ +  HPO₄^2-, його еквівалентна маса (98 гмоль^-1) / (2eq / mol^-1) = 49 г / екв. У цій дисоціації Н₃PO₄ вивільняє 2 молі Н⁺.

Хоча він не титрується у водному середовищі, Н₃PO₄ може дисоціювати в 3 H⁺  +   PO₄^3-. У цьому випадку еквівалентна вага становить (98 гмоль^-1) / (3 екв^-1) = 32,7 г / екв. H₃PO₄ доставки в даному випадку 3 молей Н⁺.

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

Використовується в об'ємному аналізі

-Для зменшення помилок, які можуть виникати під час дії вагових речовин, у аналітичній хімії краще використовувати речовину з більшою еквівалентною масою. Наприклад, при оцінці розчину гідроксиду натрію з кислотами різних еквівалентних мас. Рекомендується використання кислоти більшої еквівалентної маси.

-При використанні маси твердої кислоти, яка може реагувати з гідроксидом натрію, ви маєте можливість вибирати між трьома твердими кислотами: дигідратом щавлевої кислоти, кислотою фталату калію і гідрогеніодіатом калію, з еквівалентними вагами відповідно 63,04 г / екв, 204,22 г / екв і 389 г / екв.

У цьому випадку бажано використовувати пероксид водню калію при оцінці гідроксиду натрію, оскільки відносна похибка, яка зроблена при зважуванні, є меншою, коли має більшу еквівалентну масу..

Використання в гравіметричному аналізі

Еквівалентна вага визначається по-своєму в цій методиці для аналізу речовин. Тут масою осаду відповідає один грам аналіту. Це елемент або сполука, що представляє інтерес у дослідженні або аналізі, що проводиться.

У гравіметрії загальноприйнято наводити результати аналізів як частку маси аналіту, часто виражається у відсотках.

Коефіцієнт еквівалентності пояснюється як чисельний чинник, за допомогою якого маса осаду множиться для отримання маси аналіту, зазвичай вираженого в грамах..

Гравіметричне визначення нікелю

Наприклад, в гравіметричному визначенні нікелю осад, що містить його, являє собою біс (диметилгліоксилат) нікелю з молярною масою 288,915 г / моль. Молярна маса нікелю становить 58,6934 г / моль.

Молярна маса осаду між молярною масою нікелю дає наступний результат:

288,915 гмоль^-1/ 58,6934 гмоль^-1 = 4.9224. Це означає, що 4,92424 г сполуки дорівнює 1 г нікелю; або іншими словами, 4,99224 г осаду містить 1 г нікелю.

Коефіцієнт еквівалентності розраховують діленням молярної маси нікелю на молярну масу осаду, що його містить: 58,693 г.^-1/ 288,915 гмоль^-1 = 0,203151. Це говорить про те, що на грам нікельсодержащего осаду знаходиться 0,203151 г нікелю.

Використовується в хімії полімерів

У хімії полімерів еквівалентна маса реагенту полімеризації являє собою масу полімеру, що має еквівалент реакційної здатності.

Це особливо важливо у випадку іонообмінних полімерів: один еквівалент іонообмінного полімеру може обміняти один моль моногрупованих іонів; але лише половина моль подвійних заряджені іони.

Звичайно реакційну здатність полімеру можна виразити як зворотну еквівалентну масу, яка виражається в одиницях ммоль / г або мекв / г.

Як його розрахувати? Приклади

-Еквівалентна вага хімічного елемента

Отримано шляхом ділення його атомної ваги на її валентність:

Peq = Па / v

Є елементи, які мають тільки еквівалентну вагу і елементи, які можуть мати 2 або більше.

Вага еквівалента кальцію

Атомна маса = 40 г / моль

Валенсія = +2

Peq = 40 гмоль^-1/2eq.mol^-1

20 г / екв

Еквівалентна вага алюмінію

Атомна маса = 27 г / моль

Валенсія = +3

Peq = 27 гмоль^-1/ 3 екв^-1

9 г / екв

Нікель еквівалентна вага

Атомна маса = 58,71 г / моль

Валенсія = +2 і +3

Нікель має дві еквівалентні ваги, відповідні коли він реагує з валентністю +2 і коли він реагує з валентністю +3.

Peq = 58,71 гмоль^-1/ 2 екв^-1

29,35 г / екв

Peq = 58,71 гмоль^-1/ 3 екв^-1

19,57 г / екв

-Еквівалентна вага оксиду

Одним із способів розрахунку еквівалентної маси оксиду є ділення його молекулярної маси між продуктом валентності металу на нижній індекс металу..

Peq = Pm / V · S

Pm = молекулярна маса оксиду.

V = руйнування металу

S = нижній індекс металу

Продукт V · S називається загальним або чистим зарядом катіона.

Еквівалентна маса оксиду алюмінію (Al₂O₃)

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

102 г / моль

Валенсія = +3

Субіндекс = 2

Peq Al₂O₃ = Pm / V · S

Peq Al₂O₃ = 102 гмоль^-1/ 3 екв^-1. 2

17 г / екв

Існує ще один спосіб вирішення цієї проблеми на основі стехіометрії. У 102 г оксиду алюмінію присутні 54 г алюмінію і 48 г кисню.

Peq del Al = Атомна маса / Валенсія

27 гмоль^-1/ 3 екв^-1

9 г / екв

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

Потім з властивостей еквівалентів: 6 еквівалентів алюмінію реагують з 6 еквівалентами кисню з отриманням 6 еквівалентів оксиду алюмінію..

У 102 г. з оксиду алюмінію є 6 еквівалентів.

Тому:

Peq Al₂O₃ = 102 г / 6 екв

17 г / екв

-Еквівалентна вага основи

Еквівалентну масу отримують діленням його молекулярної маси на кількість оксигидрильних груп (OH)..

Еквівалентна маса гідроксиду заліза, Fe (OH)₂

Молекулярна маса = 90 г / моль

OH = 2

Peq Fe (OH)₂ = 90 гмоль^-1/ 2 екв^-1

45 г / екв

-Еквівалентна вага кислоти

Взагалі, її отримують діленням його молекулярної маси на кількість водню, що поступає або вивільняється. Однак поліпротонові кислоти можуть дисоціювати або вивільняти їх Н в різних формах, тому вони можуть мати більше еквівалентної маси.

Еквівалентна маса соляної кислоти, HCl

Еквівалентна вага HCl = молекулярна маса / кількість водню

Peq HCl = гмоль^-1/ 1 екв^-1

36,5 г / екв

Еквівалентна маса сірчаної кислоти

Сірчана кислота (Н₂SO₄) можна відокремити двома способами:

H₂SO₄ => H⁺   +    HSO₄^-

H₂SO₄ => 2 H⁺   +    SO₄^2-

Коли ви відпускаєте H⁺ Ваш ПЕ:

Молекулярна маса = 98 г / моль

Peq = 98 гмоль^-1/ 1 екв^-1

98 г / гек

І коли випускає 2H⁺:

Молекулярна маса = 98 г / моль

Peq = 98 гмоль^-1/ 2 екв^-1

49 г / екв

З цієї ж причини фосфорна кислота (Н₃PO₄) молекулярною масою 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, можна обчислити еквівалентну масу солі шляхом ділення її молекулярної маси між продуктом валентності металу по нижньому індексу металу \ t.

PE = PM / V · S

Fe сульфат заліза₂(SO₄)₃

Молекулярна маса = 400 г / моль

Валенсія заліза = +3 екв / моль

Індекс заліза = 2

Peq = 400 гмоль^-1/ 3 екв^-1 x 2

66,67 г / екв

Список літератури

1. Day, R. A. JR. І Underwood, A.L. Кількісна аналітична хімія. Переклад 5^a Англійське видання. Редакційна зала Prentice Hall Interamericana
2. Неорганічна хімія (s.f.). Визначення еквівалентних мас оксидів. Отримано з: fullquimica.com
3. Вікіпедія. (2018). Еквівалентна вага. Отримано з: en.wikipedia.org
4. Редактори Британської енциклопедії. (26 вересня 2016 року). Еквівалентна вага. Енциклопедія Британіка. Отримано з: britannica.com
5. Орі, Джек. (30 квітня 2018). Як розрахувати еквівалентну вагу. Наука. Отримано з: sciencing.com
6. Еквівалентна вага кислоти, частина 2: Титрування невідомої кислотної проби. (s.f.). Отримано з: faculty.uml.edu
7. Bergstresser M. (2018). Еквівалентна вага: визначення та формула. Дослідження. Отримано з: study.com