EGYENÉRTÉKŰ SÚLY: FELHASZNÁLÁSOK ÉS SZÁMÍTÁSUK (PÉLDÁKKAL) - KÉMIA - 2025

Az anyag ekvivalens tömege (PE) az, amely részt vesz egy kémiai reakcióban, és amelyet a titrálás alapjául használnak. A reakció típusától függően úgy vagy úgy definiálható.

Savas-bázis reakciók esetén a PE az anyag tömege grammban, amely ahhoz szükséges, hogy egy mol H ^{+ -ot} (1,008 g) adagoljon vagy reagáljon; a redox reakciókhoz az anyag tömege grammban, amely egy mól elektron elektronhoz való továbbjutáshoz vagy az azzal való reakcióhoz szükséges.

Forrás: M.Minderhoud (Amada44 fehér háttér), a Wikimedia Commons segítségével

Kicsapódáshoz vagy komplexképző reakciókhoz az anyag tömege ahhoz, hogy egy mólt monovalens kationt, 1/2 mól kétértékű kationt, 1/3 mól háromértékű kationt tápláljunk vagy reagáljunk hozzá. Stb.

Annak ellenére, hogy eleinte kissé bonyolultnak tűnik, egyes anyagok mindig kémiailag viselkednek azonos módon; ezért az esettől függően nem nehéz megtanulni a PE értékeket.

Az egyenértékű súly származása

John Dalton (1808) javasolta a hidrogén ekvivalens tömegét tömeg egységként. Számos kifogás merült fel ezzel a megközelítéssel szemben. Például megfigyelték, hogy a legtöbb elem nem reagál közvetlenül a hidrogénnel, így egyszerű vegyületeket (XH) képezve.

Ezenkívül a különféle oxidációs állapotú elemeknek, például a permanganátnak, több mint egy ekvivalens súlya van. Ez megnehezítette az egyenértékű súly mint tömeg egység elfogadását.

Dimitri Mendelejev (1869) periodikus táblázata bemutatása, amelyben az elemek kémiai tulajdonságai az atomtömegük rendezett sorrendjéhez kapcsolódtak, erőteljes érvelést jelentettek azok között, akik ellenzik az egyenértékű súly használatát egységnyi egységként. tömeg.

Valójában nincs szükség az "ekvivalens" kifejezés használatára, mivel bármilyen sztöchiometrikus számítást molokkal lehet elvégezni. Ezt a kifejezést azonban gyakran használják, és ezt nem szabad figyelmen kívül hagyni.

Az egyszerűség kedvéért bevezették az "ekvivalens" kifejezést: ekvivalens bármely sav reagál bármely ekvivalens bármely bázissal; egy ekvivalens oxidálószer reagál egy ekvivalens redukálószerrel stb.

Alkalmazások

Általános kémia

Metals

Az PE elemeiben és kémiai vegyületekben való felhasználását a molekulatömegének felhasználása váltotta fel. Ennek fő oka az egyenértéknél nagyobb tömegű elemek és vegyületek létezése.

Például a vasnak (Fe), amely egy 55,85 g / mol atomsúlyú elem, két vegyérték van: +2 és +3. Ezért két egyenértékű súlya van: ha valenciával +2 működik, annak ekvivalens súlya 27,93 g / ekv; míg a valencia +3 használatakor annak egyenértékű súlya 18,67 g / ekv.

Természetesen nem lehet a Fe egyenértékű súlyának létezéséről beszélni, de a Fe atom atomtömegének létezésére rámutathatunk.

savak

A foszforsav molekulatömege 98 g / mol. Amikor ez a sav disszociál, H ⁺ + H ₂ PO ₄ ^-, hogy van egy ekvivalens tömege 98 g / ekv, mivel szabadít 1 mól H ⁺. Ha foszforsavat disszociál, H ⁺ + HPO ₄ ^2-, annak ekvivalens tömegének (98 g.mol ^-1) / (2 ekv / mol ^-1) = 49 g / ekv. Ebben a disszociációs, H ₃ PO ₄ kibocsátások 2 mol H ⁺.

Habár nem titrálható vizes közegben, a H ₃ PO ₄ eloszlathat 3H ⁺ + PO ₄ ^3–. Ebben az esetben az ekvivalens tömeg (98 g.mol ^-1) / (3 ekv. Mol ^-1) = 32,7 g / ekv. A H ₃ PO ₄ ebben az esetben 3 mol H ^{+ -ot szolgáltat}.

Tehát a foszforsavnak legfeljebb 3 ekvivalens súlya van. De ez nem elszigetelt eset, így például a kénsavnak két ekvivalens súlya van, és a szénsavnak is.

Használat térfogati elemzésben

-A mérlegelés során fellépő hibák csökkentése érdekében az analitikai kémiában az ekvivalens tömegű anyagok használata előnyösebb. Például egy nátrium-hidroxid-oldat titrálásánál különböző ekvivalens súlyú savakkal. Ajánlott a legnagyobb ekvivalens tömegű sav használata.

-A nátrium-hidroxiddal reagálni képes szilárd sav tömegének használatakor három szilárd sav közül választhat: oxálsav-dihidrát, kálium-sav-ftalát és kálium-hidrogén-jodid, egyenértékű súlyokkal 63,04 g / eq, 204,22 g / eq és 389 g / eq.

Ebben az esetben a nátrium-hidroxid titrálásánál előnyösen kálium-hidrogén-jodát-savat használunk, mivel mivel ennek nagyobb ekvivalens tömege van, a méréskor elért relatív hiba kisebb.

Használat gravimetrikus elemzésben

Az ekvivalens súlyt ebben az anyag-elemzési módszerben a maga módja határozza meg. Itt a csapadék tömege felel meg az analizált anyag egy grammjának. Ez az elem vagy vegyület érdekli a végrehajtandó tanulmányban vagy elemzésben.

A gravimetriában gyakori az elemzések eredményeit az analit tömegének hányadában, gyakran százalékban kifejezve.

Az ekvivalencia tényezőt numerikus tényezővel magyarázzuk, amellyel a csapadék tömegét meg kell szorozni, hogy megkapjuk az analit tömegét, általában grammban kifejezve.

A nikkel gravimetriás meghatározása

Például a nikkel gravimetriás meghatározásakor az azt tartalmazó csapadék bisz (nikkel-dimetil-glioximát), 288,915 g / mol móltömegű. A nikkel móltömege 58,6934 g / mol.

A csapadék móltömege osztva a nikkel móltömegével a következő eredményt adja:

288,915 g / mol ^-1 / 58,6934 g / mol ^-1 = 4,9224. Ez azt jelenti, hogy 4,9224 g vegyület megegyezik 1 g nikkelnel; Vagy más szavakkal: 4,9224 g csapadék tartalmaz 1 g nikkelt.

Az ekvivalencia tényezőt úgy számítják, hogy a nikkel móltömegét elosztják az azt tartalmazó csapadék móltömegével: 58,693 g.mol ^-1 / 288,915 g.mol ^-1 = 0,203151. Ez azt mondja nekünk, hogy a nikkeltartalmú csapadék grammjában 0,203151 g nikkel van.

Felhasználások a polimer kémiában

A polimer kémiában a polimerizációs reagens ekvivalens tömege annak a polimernek a tömege, amelynek reaktivitása egy ekvivalens.

Különösen fontos az ioncserélő polimerek esetében: egy ekvivalens ioncserélő polimer képes kicserélni egy mol egyedül töltött ionokat; de csak fél mol kétszeresen töltött ionok.

Általában a polimer reaktivitását az ekvivalens tömeg fordítottjaként fejezik ki, amelyet mmol / g vagy meq / g mértékegységben fejeznek ki.

Hogyan lehet kiszámítani? Példák

-Kémiai elem egyenértékű tömege

Ezt úgy kapják meg, hogy az atomtömegét eloszlik valenciájával:

Peq = Pa / v

Vannak olyan elemek, amelyeknek csak egy egyenértékű súlya van, és olyan elemek, amelyeknek lehet legalább 2 vagy több.

A kalcium ekvivalens súlya

Atomsúly = 40 g / mol

Valencia = +2

Eq = 40 g.mol ^-1 /2eq.mol ^-1

20 g / ekv

Az alumínium egyenértékű súlya

Atomsúly = 27 g / mol

Valencia = +3

Eq = 27 g.mol ^-1 / 3 eq.mol ^-1

9 g / ekv

Nikkel-egyenértékű súly

Atomsúly = 58,71 g / mol

Valencia = +2 és +3

A nikkelnek két ekvivalens súlya van, amikor a +2 valenciával reagál és a +3 valenciával reagál.

Eq = 58,71 g.mol ^-1 / 2 eq.mol ^-1

29,35 g / ekv

Eq = 58,71 g.mol ^-1 / 3 eq.mol ^-1

19,57 g / ekv

-Oxid egyenértékű tömege

Az oxid ekvivalens tömegének kiszámításának egyik módja a molekulatömeg elosztása a fém valencia szorzatával és a fém indexével.

Peq = Pm / VS

Pm = az oxid molekulatömege.

V = fém vegyérték

S = fém index

Az V · S terméket a kation teljes vagy nettó töltetének nevezik.

Az alumínium-oxid (Al

Molekulatömeg = Al (2 x 27 g / mol) + O (3 x 16 g / mol)

102 g / mol

Valencia = +3

Alsó index = 2

Peq Al ₂ O ₃ = Pm / V S

P eq Al ₂ O ₃ = 102 g.mol ^-1 / 3 eqmol ^-1. kettő

17 g / ekv

Ennek a problémának a sztöchiometria alapján történő megoldására van egy másik módja. 102 g alumínium-oxidban 54 gramm alumínium és 48 gramm oxigént tartalmaz.

Peq del Al = atomtömeg / Valencia

27 g.mol ^-1 / 3 eq.mol ^-1

9 g / ekv

Az ekvivalens alumínium tömeg (9 g / ekv.) Alapján kiszámítottuk, hogy 54 g alumíniumban 6 ekvivalens alumínium van.

Ezután az ekvivalensek tulajdonságai alapján: 6 ekvivalens alumínium reagál 6 ekvivalens oxigénnel, így 6 ekvivalens alumínium-oxidot kap.

102 g-ban alumínium-oxidból 6 ekvivalens van.

Így:

Kis Al ₂ O ₃ = 102 g / 6 ekv

17 g / ekv

-Alap egyenértékű tömege

Az ekvivalens súlyt úgy kapjuk meg, hogy megosztjuk a molekulatömegét az oxihidrilcsoportok számával (OH).

Vas (II) -hidroxid ekvivalens tömege

Molekulatömeg = 90 g / mol

OH-szám = 2

P eq Fe (OH) ₂ = 90 g.mol ^-1 / 2 eq.mol ^-1

45 g / ekv

-Sav egyenértékű tömege

Általában úgy kapják meg, hogy megosztja a molekulatömegét a hidrogén számával, amelyet felszabadít vagy felszabadít. A polirotonsavak azonban különféle módon eloszlathatják vagy felszabadíthatják hidrogénatomjaikat, tehát egynél több ekvivalens súlyuk lehet.

Sósav, HCl egyenértékű tömege

HCl-ekvivalens tömeg = molekulatömeg / hidrogénszám

Peq-HCl = g / mol ^-1 / 1 ekvivalens / ^-1

36,5 g / ekv

A kénsav egyenértékű tömege

A kénsav (H ₂ SO ₄) kétféle módon bontható fel:

H ₂ SO ₄ => H ⁺ + HSO ₄ ^-

H ₂ SO ₄ => 2 H ⁺ + SO ₄ ²

Amikor H ^{+ -ot} bocsát ki, a PE:

Molekulatömeg = 98 g / mol

Eq = 98 g.mol ^-1 / 1 eq.mol ^-1

98 g / kicsi

És amikor elengedi a 2H ^{+ -ot}:

Molekulatömeg = 98 g / mol

Eq = 98 g.mol ^-1 / 2 eq.mol ^-1

49 g / ekv

Ugyanezen okból kifolyólag a 98 g / mol molekulatömegű foszforsavnak (H ₃ PO ₄) legfeljebb három ekvivalens súlya lehet: 98 g / ekvivalens, 49 g / ekvivalens és 32,67 g / ekvivalens.

-Só egyenértékű tömege

És végül, a só ekvivalens tömegét úgy lehet kiszámítani, hogy a molekulatömegét elosztjuk a fém vegyértékének és a fém indexének szorzatával.

PE = PM / V S

Vas-szulfát Fe

Molekulatömeg = 400 g / mol

Vas vegyérték = +3 ekv. / Mol

Vasindex = 2

Eq = 400 g.mol ^-1 / 3 eq.mol ^-1 x 2

66,67 g / ekv

Irodalom

1. Day, RA JR. És Underwood, AL kvantitatív analitikai kémia. Fordítása az 5. ^és angol nyelvű kiadás. Szerkesztői Prentice Hall Interamericana
2. Szervetlen kémia. (Sf). Az oxidok egyenértékű súlyának meghatározása. Helyreállítva: fullquimica.com
3. Wikipedia. (2018). Egyenértékű súly. Helyreállítva: en.wikipedia.org
4. Az Encyclopaedia Britannica szerkesztői. (2016, szeptember 26). Egyenértékű súly. Encyclopædia Britannica. Helyreállítva: britannica.com
5. Ori, Jack. (2018. április 30.). Az egyenértékű súly kiszámítása Sciencing. Helyreállítva: sciencing.com
6. Egy sav ekvivalens súlya 2. rész: Az ismeretlen sav minta titrálása. (Sf). Helyreállítva: faculty.uml.edu
7. Bergstresser M. (2018). Egyenértékű súly: Meghatározás és képlet. Tanulmány. Helyreállítva: study.com