EKVIVALENTAIS SVARS: LIETOJUMI UN KĀ TO APRĒĶINĀT (AR PIEMĒRIEM) - ĶĪMIJA - 2025

Vielas ekvivalentais svars (PE) ir tas, kas piedalās ķīmiskajā reakcijā un tiek izmantots par titrēšanas pamatu. Atkarībā no reakcijas veida to var definēt vienā vai otrā veidā.

Skābju-bāzes reakcijās PE ir vielas svars gramos, kas vajadzīgs, lai pievadītu vienu H ⁺ (1,008 g) molu vai reaģētu ar to . redoksreakcijām - vielas svars gramos, kas vajadzīgs, lai apgādātu vai reaģētu ar vienu molu elektronu.

Avots: Autors M.Minderhoud (Amada44 baltais fons), izmantojot Wikimedia Commons

Nokrišņu veidošanai vai reakciju kompleksiem - vielas masa, kas nepieciešama, lai apgādātu vai reaģētu ar vienu molu monovalentu katjonu, 1/2 mol divvērtīgu katjonu, 1/3 mol ar trīsvērtīgu katjonu . Un tā tālāk.

Lai arī sākotnēji tas var šķist nedaudz sarežģīti, dažas vielas vienmēr ķīmiski izturas vienādi; tāpēc, ņemot vērā gadījumus, nav grūti iemācīties PE vērtības.

Līdzvērtīga svara izcelsme

Džons Daltons (1808) ierosināja ūdeņraža ekvivalento svaru kā masas vienību. Tomēr pret šo pieeju tika izvirzīti vairāki iebildumi. Piemēram, tika atzīmēts, ka vairums elementu nereaģēja tieši ar ūdeņradi, veidojot vienkāršus savienojumus (XH).

Turklāt elementiem ar dažādiem oksidācijas stāvokļiem, piemēram, permanganātam, ir vairāk nekā viens ekvivalents. Tas apgrūtināja ekvivalenta svara kā masas vienības pieņemšanu.

Dimitrija Mendeļejeva (1869) prezentācija par viņa periodisko tabulu, kurā elementu ķīmiskās īpašības bija saistītas ar to atomu svara sakārtotu secību, bija spēcīgs arguments tiem, kuri iebilda pret ekvivalenta svara izmantošanu kā vienības vienību. masa.

Faktiski nav nepieciešams lietot terminu "ekvivalents", jo jebkurus stehiometriskus aprēķinus var veikt molu izteiksmē. Tomēr šis termins tiek bieži izmantots, un to nevajadzētu ignorēt.

Ērtības labad tika ieviests termins "ekvivalents": jebkuras skābes ekvivalents reaģē ar jebkuras bāzes ekvivalentu; viens ekvivalents jebkura oksidētāja reaģē ar vienu ekvivalentu jebkura reducētāja utt.

Lietojumprogrammas

Izmantošana vispārējā ķīmijā

Metāli

PE izmantošana elementos un ķīmiskajos savienojumos ir aizstāta ar tā molmasas izmantošanu. Galvenais iemesls ir tādu elementu un savienojumu esamība, kuru svars ir lielāks par ekvivalentu.

Piemēram, dzelzs (Fe), elements ar atomu svaru 55,85 g / mol, ir ar divām valentām: +2 un +3. Tāpēc tam ir divi ekvivalenti svari: kad tas darbojas ar valenci +2, tā ekvivalentais svars ir 27,93 g / ekv; savukārt, izmantojot valenci +3, tā ekvivalentais svars ir 18,67 g / ekv.

Protams, nevar runāt par Fe ekvivalenta svara esamību, taču var norādīt uz Fe atoma svara esamību.

Skābes

Fosforskābes molekulmasa ir 98 g / mol. Kad šī skābe disociējas H ⁺ + H ₂ PO ₄ ^- , tās ekvivalentais svars ir 98 g / ekv., Jo tā izdala 1 mol H ⁺ . Ja fosforskābe disociējas H ⁺ + HPO ₄ ^2– , tās ekvivalentais svars ir (98 g.mol ^-1 ) / (2eq / mol ^-1 ) = 49 g / ekv. Šajā disociācijā H ₃ PO ₄ izdala 2 molus H ⁺ .

Lai arī tas nav titrējams ūdens vidē, H ₃ PO ₄ var sadalīties 3 H ⁺ + PO ₄ ^3– . Šajā gadījumā ekvivalentais svars ir (98 g.mol ^-1 ) / (3 ekv.mol ^-1 ) = 32,7 g / ekv. H ₃ PO ₄ šajā gadījumā piegādā 3 molus H ⁺ .

Tātad fosforskābei ir līdz 3 ekvivalentiem svariem. Bet tas nav atsevišķs gadījums, tāpēc, piemēram, sērskābei ir divi ekvivalenti svari, un arī ogļskābei.

Izmantošana apjoma analīzē

-Lai samazinātu kļūdas, kas var tikt pieļautas sverot vielas, analītiskajā ķīmijā priekšroka dodama vielas ar lielāku ekvivalentu svaru izmantošanai. Piemēram, titrējot nātrija hidroksīda šķīdumu ar dažādu līdzvērtīgu svaru skābēm. Ieteicams lietot skābi ar lielāko ekvivalento svaru.

-Lietojot tādas cietās skābes masu, kas var reaģēt ar nātrija hidroksīdu, jums ir iespēja izvēlēties starp trim cietajām skābēm: skābeņskābes dihidrātu, kālijskābes ftalātu un kālija hidrogēndidātu, ar līdzvērtīgu svaru attiecīgi 63,04 g / ekv., 204,22 g / ekv. un 389 g / ekv.

Šajā gadījumā nātrija hidroksīda titrēšanā ir vēlams izmantot kālija hidrogēndidātskābi, jo, tā kā tai ir lielāks ekvivalentais svars, relatīvā kļūda, to sverot, ir mazāka.

Izmantošana gravimetriskajā analīzē

Šajā vielas analīzes metodē ekvivalentais svars tiek noteikts savā veidā. Šeit nogulšņu masa atbilst vienam gramam analizējamās vielas. Šis ir elements vai savienojums, kas interesē veicamo pētījumu vai analīzi.

Gravimetrijā analīžu rezultātus parasti citē kā analizējamās vielas masas daļu, ko bieži izsaka procentos.

Līdzvērtības koeficientu izskaidro kā skaitlisku koeficientu, ar kuru nogulšņu masa jāreizina, lai iegūtu analizējamās vielas masu, ko parasti izsaka gramos.

Niķeļa gravimetriskā noteikšana

Piemēram, niķeļa gravimetriskajā noteikšanā nogulsnes, kas to satur, ir bis (niķeļa dimetilglikoksimāts) ar molmasu 288,915 g / mol. Niķeļa molmasa ir 58,6934 g / mol.

Nokrišņu molārā masa, dalīta ar niķeļa molmasu, dod šādu rezultātu:

288,915 g.mol ^-1 / 58,6934 g.mol ^-1 = 4,9224. Tas nozīmē, ka 4,9224 g savienojuma ir vienāds ar 1 g niķeļa; Citiem vārdiem sakot, 4,9224 g nogulšņu satur 1 g niķeļa.

Ekvivalences koeficientu aprēķina, niķeļa molmasu dalot ar to nogulsņu molāro masu, kas to satur: 58,693 g.mol ^-1 / 288,915 g.mol ^-1 = 0,203151. Tas norāda, ka uz gramu niķeļa saturošu nogulsņu ir 0,203151 g niķeļa.

Pielietojumi polimēru ķīmijā

Polimēru ķīmijā polimerizācijas reaģenta ekvivalentais svars ir polimēra masa, kurai ir viens reaktivitātes ekvivalents.

Īpaši svarīgi tas ir jonu apmaiņas polimēru gadījumā: viens jonu apmaiņas polimēra ekvivalents var apmainīties ar vienu molu monohidro jonu; bet tikai puse molu divkārt uzlādētu jonu.

Parasti polimēra reaktivitāti izsaka kā ekvivalenta svara apgriezto vērtību, ko izsaka vienībās mmol / g vai meq / g.

Kā to aprēķināt? Piemēri

-Ķīmiskā elementa ekvivalentais svars

To iegūst, dalot tā atoma svaru ar valenci:

Peq = Pa / v

Ir preces, kurām ir tikai viens ekvivalents svars, un preces, kurām var būt 2 vai vairāk.

Kalcija ekvivalentais svars

Atomu masa = 40 g / mol

Valensija = +2

Peq = 40 g.mol ^{-1 /} 2eq.mol ^-1

20 g / ekv

Alumīnija ekvivalentais svars

Atomu masa = 27 g / mol

Valensija = +3

Peq = 27 g.mol ^-1 / 3 ekv.mol ^-1

9 g / ekv

Niķeļa ekvivalentais svars

Atomu masa = 58,71 g / mol

Valensija = +2 un +3

Niķelim ir divi ekvivalenti svari, kas atbilst tam, kad tas reaģē ar valenci +2 un kad tas reaģē ar valenci +3.

Peq = 58,71 g.mol ^-1 / 2 ekv.mol ^-1

29,35 g / ekv

Peq = 58,71 g.mol ^-1 / 3 ekv.mol ^-1

19,57 g / ekv

-Oksīda ekvivalentais svars

Viens veids, kā aprēķināt oksīda ekvivalento svaru, ir tā molekulmasas dalīšana ar metāla valences reizinājumu un metāla indeksu.

Peq = Pm / V S

Pm = oksīda molekulmasa.

V = metāla valence

S = metāla indekss

Produkts V · S tiek saukts par katjona kopējo vai tīro lādiņu.

Alumīnija oksīda (Al

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

102 g / mol

Valensija = +3

Apakšindekss = 2

Peq Al ₂ O ₃ = Pm / V S

Peq Al ₂ O ₃ = 102 g.mol ^-1 / 3 ekvol ^-1 . divi

17 g / ekv

Ir vēl viens veids, kā atrisināt šo problēmu, pamatojoties uz stehiometriju. 102 g alumīnija oksīda ir 54 grami alumīnija un 48 grami skābekļa.

Peq del Al = atomsvars / Valensija

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

9 g / ekv

Balstoties uz alumīnija ekvivalento svaru (9 g / ekv.), Tiek aprēķināts, ka 54 g alumīnija ir 6 ekvivalenti alumīnija.

Tad no ekvivalentu īpašībām: 6 ekvivalenti alumīnija reaģēs ar 6 ekvivalentiem skābekļa, iegūstot 6 ekvivalentus alumīnija oksīda.

Pēc 102 g. alumīnija oksīda ir 6 ekvivalenti.

Tādējādi:

Mazs no Al ₂ O ₃ = 102 g / 6 ekv

17 g / ekv

-Pamatnes ekvivalentais svars

Ekvivalento svaru iegūst, dalot tā molekulmasu ar oksihidrila grupu skaitu (OH).

Melnā hidroksīda ekvivalentais svars, Fe (OH)

Molekulmasa = 90 g / mol

OH skaitlis = 2

Peq Fe (OH) ₂ = 90 g.mol ^-1 / 2 ekv.mol ^-1

45 g / ekv

-Skābes ekvivalentais svars

Parasti to iegūst, dalot tā molekulmasu ar ūdeņraža skaitu, kuru tas izdala vai izdala. Tomēr polirotoniskās skābes dažādos veidos var izdalīt vai atbrīvot H, tāpēc tām var būt vairāk nekā viens ekvivalents.

Sālsskābes, HCl ekvivalentais svars

HCl ekvivalentais svars = molekulmasa / ūdeņraža skaits

Peq HCl = g.mol ^-1 / 1 ekv.mol ^-1

36,5 g / ekv

Sērskābes ekvivalentais svars

Sērskābe (H ₂ SO ₄ ) var sadalīties divos veidos:

H ₂ SO ₄ => H ⁺ + HSO ₄ ^-

H ₂ SO ₄ => 2 H ⁺ + SO ₄ ²

Kad viņš izlaiž H ^+, viņa PE ir:

Molekulmasa = 98 g / mol

Peq = 98 g.mol ^-1 / 1 ekv.mol ^-1

98 g / mazs

Un, atbrīvojot 2H ⁺ :

Molekulmasa = 98 g / mol

Peq = 98 g.mol ^-1 / 2 ekv.mol ^-1

49 g / ekv

Tā paša iemesla dēļ fosforskābei (H ₃ PO ₄ ), kuras molekulmasa ir 98 g / mol, var būt līdz trim ekvivalentiem svariem: 98 g / ekv., 49 g / ekv. Un 32,67 g / ekv.

-Sāls ekvivalentais svars

Visbeidzot, sāls ekvivalento svaru var aprēķināt, dalot tā molekulmasu ar metāla valences reizinājumu ar metāla indeksu.

PE = PM / V S

Dzelzs sulfāts Fe

Molekulmasa = 400 g / mol

Dzelzs valence = +3 ekvivalents / mol

Dzelzs indekss = 2

Peq = 400 g.mol ^-1 / 3 ekv.mol ^-1 x 2

66,67 g / ekv

Atsauces

1. Diena, RA JR. Un Underwood, AL kvantitatīvā analītiskā ķīmija. Tulkojums no 5. ^līdz angļu izdevuma. Redakcijas Prentice Hall Interamericana
2. Neorganiskā ķīmija. (sf). Ekvivalentu oksīdu svara noteikšana. Atgūts no: fullquimica.com
3. Wikipedia. (2018). Ekvivalentais svars. Atgūts no: en.wikipedia.org
4. Enciklopēdijas Britannica redaktori. (2016, 26. septembris). Ekvivalentais svars. Encyclopædia Britannica. Atgūts no: britannica.com
5. Ori, Džeks. (2018. gada 30. aprīlis). Kā aprēķināt ekvivalento svaru. Zinātne. Atgūts no: sciencing.com
6. Skābes ekvivalentais svars 2: Nezināma skābes parauga titrēšana. (sf). Atgūts no: fakultāte.uml.edu
7. Bergstressers M. (2018). Ekvivalents svars: definīcija un formula. Pētījums. Atgūts no: study.com