EKVIVALENTNÁ HMOTNOSŤ: POUŽITIE A SPÔSOB VÝPOČTU (S PRÍKLADMI) - CHÉMIA

Ekvivalentná hmotnosť (PE) látky je také, ktoré sa zúčastňujú chemické reakcie, a používa sa ako základ pre titráciu. V závislosti od typu reakcie môže byť definovaná tak či onak.

V prípade kyslých zásad je PE hmotnosť v gramoch látky potrebnej na dodanie alebo reagovanie s jedným mólom H ⁺ (1,008 g); v prípade redoxných reakcií hmotnosť látky v gramoch, ktorá je potrebná na dodanie alebo reagovanie s jedným molom elektrónov.

Zdroj: M.Minderhoud (Biele pozadie od Amada44), prostredníctvom Wikimedia Commons

V prípade zrážacích alebo komplexotvorných reakcií hmotnosť látky potrebná na dodanie alebo reakciu s jedným molom jednomocného katiónu, 1/2 mólu dvojmocného katiónu, 1/3 mólu trojmocného katiónu , A tak ďalej.

Hoci sa to na prvý pohľad môže zdať trochu komplikované, niektoré látky sa vždy správajú chemicky rovnako; preto nie je ťažké naučiť sa hodnoty PE vzhľadom na dané prípady.

Pôvod ekvivalentnej hmotnosti

John Dalton (1808) navrhol ekvivalentnú hmotnosť vodíka ako jednotku hmotnosti. Voči tomuto prístupu však vzniklo množstvo námietok. Napríklad sa zistilo, že väčšina prvkov nereagovala priamo s vodíkom za vzniku jednoduchých zlúčenín (XH).

Ďalej prvky s rôznymi oxidačnými stavmi, napríklad manganistan, majú viac ako jednu ekvivalentnú hmotnosť. Preto bolo ťažké prijať ekvivalentnú hmotnosť ako jednotku hmotnosti.

Prezentácia jeho periodickej tabuľky Dimitriho Mendeleeva (1869), v ktorej chemické vlastnosti prvkov súviseli s poradím ich atómových hmotností, predstavovali silný argument tých, ktorí namietali proti použitiu ekvivalentnej hmotnosti ako jednotky hmota.

V skutočnosti nie je potrebné používať termín „ekvivalentný“, pretože akýkoľvek stechiometrický výpočet sa môže vykonať v móloch. Tento výraz sa však často používa a nemal by sa ignorovať.

Kvôli prehľadnosti bol zavedený pojem „ekvivalent“: ekvivalent akejkoľvek kyseliny reaguje s ekvivalentom akejkoľvek bázy; jeden ekvivalent akéhokoľvek oxidačného činidla reaguje s jedným ekvivalentom akéhokoľvek redukčného činidla, atď.

aplikácia

Použitie vo všeobecnej chémii

kovy

Použitie PE v prvkoch a chemických zlúčeninách bolo nahradené použitím jeho molárnej hmotnosti. Hlavným dôvodom je existencia prvkov a zlúčenín s hmotnosťou väčšou ako ekvivalentná.

Napríklad železo (Fe), prvok s atómovou hmotnosťou 55,85 g / mol, má dve valencie: +2 a +3. Preto má dve ekvivalentné hmotnosti: keď pracuje s valenciou +2, jej ekvivalentná hmotnosť je 27,93 g / ekv; zatiaľ čo pri použití valencie +3 je jej ekvivalentná hmotnosť 18,67 g / ekv.

Samozrejme nemožno hovoriť o existencii ekvivalentnej hmotnosti Fe, ale je možné poukázať na existenciu atómovej hmotnosti Fe.

kyseliny

Kyselina fosforečná má molekulovú hmotnosť 98 g / mol. Keď sa táto kyselina sa odlúči do H ⁺ + H ₂ PO ₄^- , má ekvivalentná hmotnosť 98 g / ekv, pretože sa uvoľní 1 mol H ⁺ . Ak sa kyselina fosforečná disociuje na H ⁺ + HPO ₄^2– , jej ekvivalentná hmotnosť je (98 g.mol ^-1 ) / (2 ekv. / Mol ^-1 ) = 49 g / ekv. V tejto disociácia, H ₃ PO ₄ vydanie 2 mol H ⁺ .

Hoci to nie je titrovateľnú vo vodnom prostredí, H ₃ PO ₄ môžu oddeliť do 3 H ⁺ + PO ₄^3- . V tomto prípade je ekvivalentná hmotnosť (98 g.mol- ¹ ) / (3 ekv. Mól- ¹ ) = 32,7 g / ekv. H ₃ PO ₄ prináša v tomto prípade 3 molí H ⁺ .

Kyselina fosforečná má teda až 3 ekvivalentné hmotnosti. Nie je to však ojedinelý prípad, takže napríklad kyselina sírová má dve ekvivalentné hmotnosti a kyselina uhličitá.

Použitie v objemovej analýze

- Na zníženie chýb, ktoré sa môžu vyskytnúť počas pôsobenia váhových látok, sa v analytickej chémii uprednostňuje použitie látky s vyššou ekvivalentnou hmotnosťou. Napríklad pri titrácii roztoku hydroxidu sodného kyselinami s rôznymi ekvivalentnými hmotnosťami. Odporúča sa použitie kyseliny s najvyššou ekvivalentnou hmotnosťou.

- Pri použití tuhej kyseliny, ktorá môže reagovať s hydroxidom sodným, máte na výber z troch pevných kyselín: dihydrát kyseliny šťavelovej, ftalát kyseliny draselnej a hydrogénjodičnan draselný, s rovnakou hmotnosťou 63,04 g / ekv., 204,22 g / ekv. a 389 g / ekv.

V tomto prípade je pri titrácii hydroxidu sodného výhodné použiť kyselinu jodovodičnan draselný, pretože pretože má väčšiu ekvivalentnú hmotnosť, relatívna chyba pri jej vážení je menšia.

Použitie v gravimetrickej analýze

Ekvivalentná hmotnosť je definovaná týmto spôsobom v technike analýzy látok. Tu je to hmotnosť zrazeniny, ktorá zodpovedá jednému gramu analytu. Toto je prvok alebo zlúčenina, ktorá je predmetom záujmu o štúdiu alebo analýzu, ktorá sa práve vykonáva.

V gravimetrii je bežné citovať výsledky analýz ako zlomok hmotnosti analytu, často vyjadrený v percentách.

Ekvivalenčný faktor sa vysvetľuje ako numerický faktor, ktorým sa musí vynásobiť hmotnosť zrazeniny, aby sa získala hmotnosť analytu, zvyčajne vyjadrená v gramoch.

Gravimetrické stanovenie niklu

Napríklad pri gravimetrickom stanovení niklu je zrazenina, ktorá ho obsahuje, bis (dimetylglyoximát niklu) s molárnou hmotnosťou 288,915 g / mol. Molárna hmotnosť niklu je 58,6934 g / mol.

Molárna hmotnosť zrazeniny vydelená molárnou hmotnosťou niklu poskytuje nasledujúci výsledok:

288,915 g.mol- ¹ / 58,6934 g.mol- ¹ = 4,99224. To znamená, že 4,99224 g zlúčeniny sa rovná 1 g niklu; Inými slovami, 4,99224 g zrazeniny obsahuje 1 g niklu.

Ekvivalenčný faktor sa vypočíta vydelením molárnej hmotnosti niklu molárnou hmotnosťou zrazeniny, ktorá ho obsahuje: 58,693 g.mol ^-1 / 288,915 g.mol ^-1 = 0,203151. Toto hovorí, že na gram zrazeniny obsahujúcej nikel je 0,203151 g niklu.

Použitie v chémii polymérov

V polymérnej chémii je ekvivalentnou hmotnosťou polymerizačného činidla hmotnosť polyméru, ktorý má jeden ekvivalent reaktivity.

Je to zvlášť dôležité v prípade iónomeničových polymérov: jeden ekvivalent iónomeničového polyméru môže vymeniť jeden mól monochromatických iónov; ale iba pol mólu dvojnásobne nabitých iónov.

Je bežné vyjadriť reaktivitu polyméru ako inverziu ekvivalentnej hmotnosti, ktorá je vyjadrená v jednotkách mmol / g alebo meq / g.

Ako to počítať? Príklady

- ekvivalentná hmotnosť chemického prvku

Získava sa vydelením jeho atómovej hmotnosti valenciou:

Peq = Pa / v

Existujú položky, ktoré majú iba jednu ekvivalentnú hmotnosť, a položky, ktoré môžu mať 2 alebo viac.

Ekvivalentná hmotnosť vápnika

Atómová hmotnosť = 40 g / mol

Valencia = +2

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

20 g / ekv

Ekvivalentná hmotnosť hliníka

Atómová hmotnosť = 27 g / mol

Valencia = +3

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

9 g / ekv

Ekvivalentná hmotnosť niklu

Atómová hmotnosť = 58,71 g / mol

Valencia = +2 a +3

Nikel má dve ekvivalentné hmotnosti, ktoré zodpovedajú tomu, kedy reaguje s valenciou +2 a keď reaguje s valenciou +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

- ekvivalentná hmotnosť oxidu

Jedným zo spôsobov, ako vypočítať ekvivalentnú hmotnosť oxidu, je vydelenie jeho molekulovej hmotnosti valenčným produktom kovu a dolným indexom kovu.

Peq = Pm / VS

Pm = molekulová hmotnosť oxidu.

V = valencia kovu

S = dolný index kovu

Produkt V · S sa označuje ako celkový alebo čistý náboj katiónu.

Ekvivalentná hmotnosť oxidu hlinitého (Al

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

102 g / mol

Valencia = +3

Dolný index = 2

PEQ Al ₂ O ₃ = Pm / V S

PEQ Al ₂ O ₃ = 102 g.mol ^-1 / 3 eqmol ^-1 . dva

17 g / ekv

Existuje iný spôsob, ako vyriešiť tento problém na základe stechiometrie. V 102 g oxidu hlinitého je 54 gramov hliníka a 48 gramov kyslíka.

Peq del Al = atómová hmotnosť / Valencia

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

9 g / ekv

Na základe ekvivalentnej hmotnosti hliníka (9 g / ekv.) Sa počíta, že v 54 g hliníka je 6 ekvivalentov hliníka.

Potom z vlastností ekvivalentov: 6 ekvivalentov hliníka bude reagovať so 6 ekvivalentmi kyslíka za vzniku 6 ekvivalentov oxidu hlinitého.

V 102 g. oxidu hlinitého existuje 6 ekvivalentov.

teda:

Malé Al ₂ O ₃ = 102 g / 6 ekv

17 g / ekv

- Ekvivalentná hmotnosť bázy

Ekvivalentná hmotnosť sa získa vydelením molekulovej hmotnosti počtom oxyhydrylových skupín (OH).

Ekvivalentná hmotnosť hydroxidu železnatého, Fe (OH)

Molekulová hmotnosť = 90 g / mol

OH číslo = 2

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

45 g / ekv

- Ekvivalentná hmotnosť kyseliny

Spravidla sa získava delením jeho molekulovej hmotnosti počtom vodíka, ktoré sa vzdáva alebo uvoľňuje. Polyrotónové kyseliny však môžu disociovať alebo uvoľňovať H rôznymi spôsobmi, takže môžu mať viac ako jednu ekvivalentnú hmotnosť.

Ekvivalentná hmotnosť kyseliny chlorovodíkovej, HCl

HCI ekvivalentná hmotnosť = molekulová hmotnosť / počet vodíka

Peq HCI = g.mol ^-1 / 1 ekv. Mol. ^-1

36,5 g / ekv

Ekvivalentná hmotnosť kyseliny sírovej

Kyseliny sírovej (H ₂ SO ₄ ) sa môže oddeliť dvoma spôsobmi:

H ₂ SO ₄ => H ⁺ + HSO ₄^-

H ₂ SO ₄ => 2 H ⁺ + SO ₄^2-

Keď uvoľní H ^+, jeho PE je:

Molekulová hmotnosť = 98 g / mol

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

98 g / malý

A keď uvoľníte 2H ⁺ :

Molekulová hmotnosť = 98 g / mol

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

49 g / ekv

Z rovnakého dôvodu, kyseliny fosforečnej (H ₃ PO ₄ ) s molekulovou hmotnosťou 98 g / mol, môžu mať až tri ekvivalentnou hmotnosťou 98 g / ekv, 49 g / ekv a 32,67 g / ekv.

- Ekvivalentná hmotnosť soli

A nakoniec, ekvivalentná hmotnosť soli sa môže vypočítať vydelením jej molekulovej hmotnosti valenčným produktom kovu dolným indexom kovu.

PE = PM / V S

Síran železitý Fe

Molekulová hmotnosť = 400 g / mol

Valencia železa = +3 ekv. / Mol

Dolný index železa = 2

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

66,67 g / ekv

Referencie

Day, RA JR. A Underwood, AL Kvantitatívna analytická chémia. Preklad z 5. ^do anglického vydania. Redakcia Prentice Hall Interamericana
Anorganická chémia. (SF). Stanovenie ekvivalentných hmotností oxidov. Obnovené z: fullquimica.com
Wikipedia. (2018). Ekvivalentná hmotnosť. Obnovené z: en.wikipedia.org
Editori encyklopédie Britannica. (2016, 26. septembra). Ekvivalentná hmotnosť. Encyclopædia Britannica. Získané z: britannica.com
Ori, Jack. (30. apríla 2018). Ako vypočítať ekvivalentnú hmotnosť. Sciencing. Obnovené z: sciencing.com
Ekvivalentná hmotnosť kyseliny časť 2: titrácia vzorky neznámej kyseliny. (SF). Získané z: fakulty.uml.edu
Bergstresser M. (2018). Ekvivalentná hmotnosť: definícia a vzorec. Štúdia. Obnovené z: study.com

EKVIVALENTNÁ HMOTNOSŤ: POUŽITIE A SPÔSOB VÝPOČTU (S PRÍKLADMI) - CHÉMIA - 2025