Еквіваленти та еквівалентні маси - студопедія

Кількісний підхід до вивчення хімічних явищ і встановлення закону сталості складу показали, що речовини вступають у взаємодію в певних співвідношеннях мас, що призвело до введення такого важливого поняття, як «еквівалент», і встановлення закону еквівалентів: маси взаємодіючих без залишку речовин співвідносяться як їх еквівалентні маси. Математичне вираження закону еквівалентів:

Еквівалент - це частинка або частина частки, яка з'єднується (взаємодіє) з одним атомом або іоном водню.

З цього визначення видно, що поняття «еквівалент» відноситься до конкретної хімічної реакції; якщо його відносять до атому в хімічній сполуці, то мають на увазі реакцію освіти цього з'єднання з відповідного простого речовини і називають еквівалентом елемента в з'єднанні.

В одному атомі, молекулі або формульної одиниці речовини (В) може міститися Z еквівалентів цієї речовини. Число Z називають еквівалентним числом (або показником еквівалентності). Зворотній величина цього числа називається фактором еквівалентності. Фактор еквівалентності (f) - частка частки, яка становить еквівалент.

Відносна маса еквівалента називається еквівалентною масою. а маса одного благаючи еквівалентів, виражена в грамах, називається молярною еквівалентної масою; вона позначається Мек. одиниця виміру - моль ек / г, вона чисельно дорівнює відносній молекулярній масі еквівалента.

Приклад 5. Визначити еквівалент, еквівалентну масу і молярну масу еквівалента кисню в молекулі води.

Рішення. Таке формулювання питання передбачає реакцію утворення води з кисню і водню H2 + ½O2 = Н2 О, в якій з 1 атомом водню з'єднується ½ атомів кисню. Отже, Z (О) = 2. Атомна маса кисню дорівнює 16. Еквівалентом кисню є ½ його атома, еквівалентна маса дорівнює 8, а молярна маса еквівалента дорівнює 8 г / моль.

Еквіваленти одних і тих же елементів в різних хімічних сполуках можуть відрізнятися, тому що величина еквівалента залежить від характеру перетворення, зазнає ім. Так, в поєднанні SO2 еквівалентна маса сірки дорівнює 8 г / моль, що становить 1/4 від атомної маси, а в з'єднанні SO3 - 5,3 г / моль, що становить 1/6 від атомної маси сірки. Еквівалентну число сірки в цих оксидах дорівнює 4 і 6, тобто воно дорівнює ступеню окислення (стехиометрической валентності) сірки в цих з'єднаннях. Таким чином, відносна еквівалентна маса і чисельно рівна їй молярна маса елемента в з'єднанні обчислюється за формулою:

де А - атомна маса, w - ступінь окислення елемента в даному з'єднанні.

Наприклад, Z (Mn) в поєднанні KMnO4 становить 7 (w = +7), а Мек (Mn) = = 7,85 г / моль; в поєднанні Mn2 O3 Z = 3 і тому Мек (Mn) = = 18,3 г / моль.

Еквівалентна маса речовини має різні значення в залежності від того, в який хімічної реакції бере участь ця речовина. При розрахунку еквівалентних мас можна користуватися наступними правилами і формулами.

1. Еквівалентна маса кислоти в реакціях заміщення іонів водню дорівнює:

2. Еквівалентна маса підстави в реакції заміщення гідроксид-іонів дорівнює:

Приклад 6. Визначити еквівалентну масу H2 SO4 в реакціях:

Рішення. В реакції 1 заміщений один іон водню, отже, еквівалентну число сірчаної кислоти Z (H2 SO4) = 1, Мек (H2 SO4) = 98 г / моль ек. В реакції 2 замести обидва іона водню, отже, еквівалентну число Z (H2 SO4) = 2, а Mек (H2 SO4) = 49 г / моль ек.

Приклад 7. Визначити еквівалентну масу гідроксиду вісмуту в реакціях:

Рішення. 1) Z (Bi (OH) 3) = 1, а Mек (Bi (OH) 3) = 260 г / моль ек, тому що з трьох гідроксид-іонів замістити один; 2) Z (Bi (OH) 3) = 3, a Mек (Bi (OH) 3) = 260: 3 = 86,3 г / моль ек, тому що замести всі три іона ОН -).

3. Еквівалентна маса солі в реакціях повного заміщення катіона або аніона дорівнює:

Наприклад. в сульфате алюмінію Al2 (SO4) 3 твір заряду катіона на їх число дорівнює 3 × 2 = 6. Але еквівалентну число з'єднання в реакції може бути менше (неповне заміщення катіонів) або більше (комплексообразование). Якщо, наприклад, це з'єднання бере участь у взаємодії

то при цьому три сульфат-аніону з сумарним зарядом 6 заміщуються дванадцятьма гідроксид-іонами ОН -. отже, в цій реакції Z (Al2 (SO4) 3) = 12.

4. Еквівалентна маса оксиду в реакціях повного заміщення дорівнює

Z (Fe2 O3) = 4, Мек (Fe2 O3) = 160: 4 = 40 г / моль ек, тому що одна формульна одиниця Fe2 O3 взаємодіє з чотирма еквівалентами HCl.

При вирішенні завдань, пов'язаних з газоподібними речовинами, доцільно користуватися значенням еквівалентного обсягу. Це обсяг, яку він обіймав одним молем еквівалентів газоподібної речовини. Для водню при н.у. цей обсяг дорівнює 11,2 л / моль екв (так як Мек (Н) = 1 г / моль ек), а для кисню - 5,6 л / моль екв (так як Мек (О) = 8 г / моль ек) .

Приклад 8. На відновлення 1,80 г оксиду металу витрачено 883 мл водню (н.у.). Обчислити еквівалентні маси оксиду і металу.

Рішення. Відповідно до закону еквівалентів, маси (обсяги) реагуючих речовин пропорційні їх еквівалентним масам (обсягами):

Приклад 9. Обчислити еквівалентну масу цинку, якщо 1,168 г цього металу витіснили з кислоти 438 мл Н2 (Т = 17 ° С і Р = 750 мм рт. Ст.).

Рішення. 1) За рівняння Клапейрона-Менделєєва обчислюємо масу водню:

Відповідно до закону еквівалентів