ЭКВИВАЛЕНТНЫЙ ВЕС: ИСПОЛЬЗОВАНИЕ И СПОСОБ ЕГО РАСЧЕТА (С ПРИМЕРАМИ) - ХИМИЯ - 2026

Эквивалентный вес (ПЭ) вещества является то , что участвует в химической реакции, и используются в качестве основы для титрования. В зависимости от типа реакции она может определяться так или иначе.

Для кислотно-основных реакций PE - это масса в граммах вещества, необходимого для доставки или реакции с одним моль H ⁺ (1,008 г); для окислительно-восстановительных реакций - вес в граммах вещества, который требуется для доставки одного моля электронов или взаимодействия с ним.

Источник: М. Миндерхуд (Белый фон от Amada44), через Wikimedia Commons

Для реакций осаждения или комплексообразования масса вещества, необходимая для доставки или реакции с одним моль одновалентного катиона, 1/2 моля двухвалентного катиона, 1/3 моля трехвалентного катиона. . И так далее.

Хотя сначала это может показаться немного сложным, некоторые вещества всегда ведут себя химически одинаково; следовательно, узнать значения PE в конкретных случаях несложно.

Происхождение эквивалентного веса

Джон Дальтон (1808) предложил эквивалентный вес водорода за единицу массы. Однако возник ряд возражений против такого подхода. Например, было отмечено, что большинство элементов не реагируют напрямую с водородом с образованием простых соединений (XH).

Кроме того, элементы с различными степенями окисления, например перманганат, имеют более одного эквивалентного веса. Это затрудняло принятие эквивалентного веса за единицу массы.

Представление Дмитрием Менделеевым (1869) его периодической таблицы, в которой химические свойства элементов были связаны с упорядоченным порядком их атомных весов, стало сильным аргументом для тех, кто возражал против использования эквивалентного веса в качестве единицы измерения. масса.

На самом деле нет необходимости использовать термин «эквивалент», поскольку любой стехиометрический расчет может быть выполнен в молях. Однако этот термин используется часто, и его нельзя игнорировать.

Для удобства введен термин «эквивалент»: эквивалент любой кислоты реагирует с эквивалентом любого основания; один эквивалент любого окислителя вступает в реакцию с одним эквивалентом любого восстановителя и т. д.

Приложения

Использование в общей химии

Металлы

Использование полиэтилена в элементах и ​​химических соединениях было заменено использованием его молярной массы. Основная причина - наличие элементов и соединений с более чем эквивалентным весом.

Например, железо (Fe), элемент с атомной массой 55,85 г / моль, имеет две валентности: +2 и +3. Следовательно, он имеет два эквивалентных веса: когда он работает с валентностью +2, его эквивалентный вес составляет 27,93 г / экв; в то время как при использовании валентности +3 его эквивалентный вес составляет 18,67 г / экв.

Конечно, нельзя говорить о существовании эквивалентного веса Fe, но можно указать на существование атомного веса Fe.

Кислоты

Фосфорная кислота имеет молекулярную массу 98 г / моль. Когда эта кислота диссоциирует на H ⁺ + H ₂ PO ₄ ^- , ее эквивалентная масса составляет 98 г / экв, поскольку она выделяет 1 моль H ⁺ . Если фосфорная кислота диссоциирует на H ⁺ + HPO ₄ ^2– , ее эквивалентная масса составляет (98 г · моль ^-1 ) / (2 экв / моль ^-1 ) = 49 г / экв. В этой диссоциации H ₃ PO ₄ высвобождает 2 моля H ⁺ .

Хотя его нельзя титровать в водной среде, H ₃ PO ₄ может диссоциировать на 3 H ⁺ + PO ₄ ^3– . В этом случае эквивалентный вес составляет (98 г / моль ^-1 ) / (3 экв. Моль ^-1 ) = 32,7 г / экв. H ₃ PO ₄ обеспечивает в этом случае 3 моля H ⁺ .

Итак, фосфорная кислота имеет до 3 эквивалентных масс. Но это не единичный случай, так, например, серная кислота имеет два эквивалентных веса, а угольная кислота также имеет.

Использование в объемном анализе

-Чтобы уменьшить ошибки, которые могут быть допущены при взвешивании веществ, в аналитической химии предпочтительнее использовать вещества с большей эквивалентной массой. Например, при титровании раствора гидроксида натрия кислотами разной эквивалентной массы. Рекомендуется использовать кислоту с наибольшим эквивалентным весом.

-При использовании массы твердой кислоты, которая может реагировать с гидроксидом натрия, вы можете выбрать одну из трех твердых кислот: дигидрат щавелевой кислоты, фталат кислоты калия и гидрогениодат калия с эквивалентными массами. соответственно 63,04 г / экв, 204,22 г / экв и 389 г / экв.

В этом случае при титровании гидроксида натрия предпочтительно использовать кислоту гидроксиодата калия, поскольку, поскольку она имеет более высокий эквивалентный вес, относительная погрешность при ее взвешивании меньше.

Использование в гравиметрическом анализе

Эквивалентный вес определяется по-своему в этой методике анализа веществ. Здесь масса осадка соответствует одному грамму аналита. Это элемент или состав, представляющий интерес для проводимого исследования или анализа.

В гравиметрии принято указывать результаты анализов как доли массы аналита, часто выраженные в процентах.

Фактор эквивалентности объясняется как числовой коэффициент, на который нужно умножить массу осадка, чтобы получить массу аналита, обычно выражаемую в граммах.

Гравиметрическое определение никеля

Например, при гравиметрическом определении никеля содержащий его осадок представляет собой бис (диметилглиоксимат никеля) с молярной массой 288,915 г / моль. Молярная масса никеля 58,6934 г / моль.

Молярная масса осадка, деленная на молярную массу никеля, дает следующий результат:

288,915 г / моль ^-1 / 58,6934 г / моль ^-1 = 4,9224. Это означает, что 4,9224 г соединения равняется 1 г никеля; Другими словами, 4,9224 г осадка содержит 1 г никеля.

Коэффициент эквивалентности рассчитывается путем деления молярной массы никеля на молярную массу содержащего его осадка: 58,693 г / моль ^-1 / 288,915 г / моль ^-1 = 0,203151. Это говорит нам, что на грамм никельсодержащего осадка приходится 0,203151 г никеля.

Использование в химии полимеров

В химии полимеров эквивалентная масса реагента полимеризации - это масса полимера, который имеет один эквивалент реакционной способности.

Это особенно важно в случае ионообменных полимеров: один эквивалент ионообменного полимера может обменивать один моль однозарядных ионов; а только полмоля двухзарядных ионов.

Обычно реакционную способность полимера выражают как обратную эквивалентную массу, которая выражается в единицах ммоль / г или мэкв / г.

Как это рассчитать? Примеры

-Эквивалентный вес химического элемента

Он получается путем деления атомного веса на валентность:

Peq = Па / об.

Есть предметы, которые имеют только один эквивалентный вес, и предметы, которые могут иметь 2 или более.

Эквивалентный вес кальция

Атомный вес = 40 г / моль

Валенсия = +2

Peq = 40 г / моль ^{-1 / 2} экв. Моль ^-1

20 г / экв

Эквивалентный вес алюминия

Атомный вес = 27 г / моль

Валенсия = +3

Peq = 27 г / моль ^-1 / 3 экв.моль ^-1

9 г / экв

Эквивалентный вес никеля

Атомный вес = 58,71 г / моль

Валенсия = +2 и +3

Никель имеет два эквивалентных веса, соответствующих тому, когда он реагирует с валентностью +2 и когда он реагирует с валентностью +3.

Peq = 58,71 г / моль ^-1 / 2 экв. Моль ^-1

29,35 г / экв

Peq = 58,71 г / моль ^-1 / 3 экв. Моль ^-1

19,57 г / экв

-Эквивалентная масса оксида

Один из способов рассчитать эквивалентную массу оксида - разделить его молекулярную массу на произведение валентности металла и индекс металла.

Peq = Pm / V S

Pm = молекулярная масса оксида.

V = валентность металла

S = индекс металла

Произведение V · S называется общим или чистым зарядом катиона.

Эквивалентная масса оксида алюминия (Al

Молекулярный вес = Al (2 x 27 г / моль) + O (3 x 16 г / моль)

102 г / моль

Валенсия = +3

Нижний индекс = 2

Peq Al ₂ O ₃ = Pm / V S

Peq Al ₂ O ₃ = 102 г · моль ^-1 / 3 экв-моль ^-1 . два

17 г / экв

Есть еще один способ решить эту проблему, основанный на стехиометрии. В 102 г оксида алюминия 54 г алюминия и 48 г кислорода.

Peq del Al = Атомный вес / Валенсия

27 г / моль ^-1 / 3 экв.моль ^-1

9 г / экв

Исходя из эквивалентной массы алюминия (9 г / экв), было подсчитано, что в 54 г алюминия содержится 6 эквивалентов алюминия.

Затем из свойств эквивалентов: 6 эквивалентов алюминия будут реагировать с 6 эквивалентами кислорода с образованием 6 эквивалентов оксида алюминия.

В 102 г. оксида алюминия существует 6 эквивалентов.

Таким образом:

Небольшое количество Al ₂ O ₃ = 102 г / 6 экв.

17 г / экв

-Эквивалентный вес основания

Эквивалентный вес получают делением его молекулярной массы на количество оксигидрильных групп (ОН).

Эквивалентная масса гидроксида двухвалентного железа, Fe (OH)

Молекулярный вес = 90 г / моль

Число ОН = 2

Peq Fe (OH) ₂ = 90 г / моль ^-1 / 2 экв.моль ^-1

45 г / экв

-Эквивалентный вес кислоты

Обычно его получают путем деления молекулярной массы на количество водорода, который он выделяет или выделяет. Однако полиротонные кислоты могут диссоциировать или высвобождать свой H различными способами, поэтому они могут иметь более одного эквивалентного веса.

Эквивалентная масса соляной кислоты, HCl

Эквивалентная масса HCl = молекулярная масса / количество водорода

Peq HCl = г / моль ^-1 / 1 экв.моль ^-1

36,5 г / экв

Эквивалентный вес серной кислоты

Серная кислота (H ₂ SO ₄ ) может диссоциировать двумя способами:

H ₂ SO ₄ => H ⁺ + HSO ₄ ^-

H ₂ SO ₄ => 2 H ⁺ + SO ₄ ^2-

Когда он отпускает H ^+, его PE:

Молекулярный вес = 98 г / моль

Peq = 98 г / моль ^-1 / 1 экв. Моль ^-1

98 г / маленький

И когда вы выпускаете 2H ⁺ :

Молекулярный вес = 98 г / моль

Peq = 98 г / моль ^-1 / 2 экв.моль ^-1

49 г / экв

По той же причине фосфорная кислота (H ₃ PO ₄ ) с молекулярной массой 98 г / моль может иметь до трех эквивалентных масс: 98 г / экв, 49 г / экв и 32,67 г / экв.

-Эквивалентный вес соли

И, наконец, эквивалентный вес соли можно рассчитать, разделив ее молекулярную массу на произведение валентности металла и индекса металла.

PE = PM / V S

Сульфат железа Fe

Молекулярный вес = 400 г / моль

Валентность железа = +3 экв / моль

Индекс железа = 2

Peq = 400 г / моль ^-1 / 3 экв.моль ^-1 x 2

66,67 г / экв

Ссылки

1. День, RA JR. И Андервуд, А.Л. Количественная аналитическая химия. Перевод 5-го издания ^на английский язык. Редакция Prentice Hall Interamericana
2. Неорганическая химия. (SF). Определение эквивалентных масс оксидов. Получено с: fullquimica.com
3. Wikipedia. (2018). Эквивалентный вес. Получено с: en.wikipedia.org
4. Редакторы энциклопедии Британника. (2016, 26 сентября). Эквивалентный вес. Encyclopdia Britannica. Получено с: britannica.com
5. Ори, Джек. (30 апреля 2018 г.). Как рассчитать эквивалентный вес. Sciencing. Получено с: sciencing.com
6. Эквивалентный вес кислоты. Часть 2: Титрование образца неизвестной кислоты. (SF). Получено с: faculty.uml.edu
7. Бергстрессер М. (2018). Эквивалентный вес: определение и формула. Учиться. Получено с: study.com