Как найти эквивалент соли в растворе

Эквивалент – это реальная или условная
частица, которая в кислотно-основных реакциях присоединяет
(или отдает) один ион Н⁺ или ОН^–, в
окислительно-восстановительных реакциях принимает (или отдает) один
электрон, реагирует с одним атомом водорода или с одним эквивалентом
другого вещества. Например, рассмотрим следующую
реакцию: 

H₃PO₄ + 2KOH
®
K₂HPO₄ + 2H₂O. 

В
ходе этой реакции только два атома водорода замещаются на атомы
калия, иначе, в реакцию вступают два иона Н⁺ (кислота
проявляет основность 2). Тогда по определению эквивалентом
H₃PO₄
будет являться условная частица 1/2H₃PO₄,
т.к. если одна молекула H₃PO₄
предоставляет два иона Н⁺, то один ион Н⁺ дает
половина молекулы H₃PO₄.

С
другой стороны, на реакцию с одной молекулой ортофосфорной кислотой
щелочь отдает два иона ОН^–, следовательно, один ион ОН^–
потребуется на взаимодействие с 1/2 молекулы кислоты. Эквивалентом
кислоты является условная частица 1/2Н₃РО₄, а
эквивалентом щелочи частица КОН.

Число, показывающее, какая часть молекулы
или другой частицы вещества соответствует эквиваленту, называется
фактором эквивалентности (f_Э).
Фактор эквивалентности – это безразмерная величина, которая меньше,
либо равна 1. Формулы расчета фактора эквивалентности приведены в
таблице 1.1.

Таким образом, сочетая фактор эквивалентности и формульную единицу
вещества, можно составить формулу эквивалента какой-либо частицы,
где фактор эквивалентности записывается как химический коэффициент
перед формулой частицы:

В примере, рассмотренном выше, фактор эквивалентности для кислоты,
соответственно, равен 1/2, а для щелочи КОН равен 1.

Между H₃PO₄
и КОН также могут происходить и другие реакции. При этом кислота
будет иметь разные значения фактора эквивалентности:

H₃PO₄ + 3KOH
®
K₃PO₄ + 3H₂O        
f_Э(H₃PO₄)
= 1/3

 H₃PO₄ + KOH
®
KН₂PO₄
+ H₂O        f_Э(H₃PO₄)
= 1.

Следует учитывать, что эквивалент одного
и того же вещества может меняться в зависимости от того, в какую
реакцию оно вступает. Эквивалент элемента также может быть
различным в зависимости от вида соединения, в состав которого он
входит. Эквивалентом может являться как сама молекула или
какая-либо другая формульная единица вещества, так и ее часть.

Таблица 1.1 –
Расчет фактора эквивалентности 

Пример.
Определите фактор эквивалентности и эквивалент у солей: а)
ZnCl₂, б) КНСО₃, в)
(MgOH)₂SO₄.

Решение: Для расчетов воспользуемся формулами, приведенными в
таблице 1.1.

а)
ZnCl₂ (средняя соль):

. 

f_Э(ZnCl₂)
= 1/2, поэтому эквивалентом ZnCl₂
является частица 1/2ZnCl₂.

б) КНСО₃
(кислая соль): 

. 

f_Э(КНСО₃) = 1,
поэтому эквивалентом КНСО₃ является частица КНСО₃.

в) (MgOH)₂SO₄
(основная соль): 

. 

f_Э(
(MgOH)₂SO₄
) = 1/2, поэтому эквивалентом
(MgOH)₂SO₄
является частица 1/2(MgOH)₂SO₄.

Эквивалент, как частица, может быть охарактеризован молярной массой
(молярным объемом) и определенным
количеством вещества
n_э.
Молярная масса эквивалента (М_Э)
– это масса одного моль эквивалента. Она равна
произведению молярной массы вещества на фактор эквивалентности:

Молярная масса
эквивалента имеет размерность «г/моль».

Молярная масса эквивалента сложного
вещества равна сумме молярных масс эквивалентов образующих его
составных частей, например:

Газообразные вещества помимо молярной массы эквивалента имеют
молярный объем эквивалента (
или V_Э)
– объем, занимаемый молярной массой эквивалента или объем одного
моль эквивалента. Размерность «л/моль».
При н.у. получаем:

 Закон
эквивалентов был открыт в 1792 г. И. Рихтером.
Современная формулировка закона:
вещества реагируют и образуются согласно их эквивалентам.
Все вещества в уравнении реакции связаны законом эквивалентов,
поэтому:

Из закона эквивалентов следует, что массы (или объемы)
реагирующих и образующихся веществ пропорциональны молярным массам
(молярным объемам) их эквивалентов. Для любых двух веществ,
связанных законом эквивалентов, можно записать:

  
      
где m₁ и
m₂ – массы реагентов и
(или) продуктов реакции, г;

,  –
молярные массы эквивалентов реагентов и (или) продуктов реакции,
г/моль;

V₁, V₂
– объемы реагентов и (или) продуктов реакции, л;

,–
молярные объемы эквивалентов реагентов и (или) продуктов реакции,
л/моль.

Л.А. Яковишин

1.
Молярная
масса эквивалента кислоты
есть отношение молярной массы данной
кислоты к числу ионов водорода, участвующих
в реакции:

М(1/Z)кислоты=M(кислоты)/число
H⁺.

2.
Молярная
масса эквивалента основания
есть отношение молярной массы основания
к числу ионов гидроксида, участвующих
в реакции: М(1/Z)основания=M(основания)/число
ОH^–.

3.
Молярная
масса эквивалента соли
есть отношение массы соли к произведению
числа атомов данной соли на его степень
окисления.

M(1/Z)соли=M(соли)/(число
атомов Ме·степень окисленияМе).

4.
Молярная
масса эквивалента окислителя или
восстановителя есть
отношение молярной массы окислителя
или восстановителя к числу электронов,
отданных или принятых в данной реакции:

М(1/Z)
ок-ля, вос-ля)=Мок-ля, вос-ля)/число е.

Аналитическая химия.

Аналитическая
химия –
наука о методах анализа химического
состава веществ или их смесей.

Она
делится на качественный
и количественный
анализ.

Качественный
анализ
позволяет определить, какие элементы,
группы атомов, ионов, молекул, радикалов
входят в состав анализируемого вещества
или смеси вещества.

Количественный
анализ
позволяет установить количественные
соотношения компонентов данного
соединения или смеси веществ.

Различают:
физические, физико-химические и химические
методы количественного анализа.

Химические
методы, в свою очередь, делятся на:

• гравиметрию
  (весовой анализ);

• титриметрию
  (объемный анализ).

В
клинических лабораториях широкое
распространение получил титриметрический
метод анализа, т.к. для его проведения
требуется простое лабораторное
оборудование, незначительные затраты
труда и времени. Для него характерны
высокая точность и высокая универсальность.

Данный
анализ основан на измерении объема
титранта (с известной концентрацией),
израсходованного на реакцию с определяемым
веществом, при этом вещества должны
реагировать в строго эквивалентных
количествах.

Процесс
постепенного добавления титранта к
анализируемому веществу называется
титрованием,
а момент завершения реакции – моментом
эквивалентности.

Расчеты
в титриметрическом анализе подчиняются
закону эквивалентности.

C(1/z)_Т
– молярная концентрация эквивалента
титранта, моль·дм^-3;

V_Т
– объем раствора титранта, см³;

V_Х
– объем раствора исследуемого вещества,
см³;

C(1/z)_Т·V_Т=
C(1/z)_Х·V_Х

Т.о.
в момент эквивалентности число
миллиэквивалентов титранта и анализируемого
вещества должны быть одинаковыми.

Для
проведения титриметрического анализа
необходимо:

1. знать
   точную концентрацию титранта;

2. точно
   измерить объемы растворов титранта и
   анализируемого вещества;

3. точно
   фиксировать момент эквивалентности;

Для
точного измерения объемов растворов
реагирующих веществ используют мерную
посуду – бюретки, пипетки, мерные колбы
и пр.

Момент
эквивалентности определяют:

1. с
   помощью индикаторов (Ind);

2. по
   изменению окраски раствора одного из
   реагирующих веществ;

3. по
   прекращению выпадения осадка или
   изменению цвета осадка;

4. с
   помощью приборов, например, потенциометров,
   кондуктометров и пр.

Зная
точную концентрацию титранта, объемы
растворов титранта и исследуемого
вещества, можно легко рассчитать
концентрацию исследуемого вещества в
растворе:

C(1/z)_Х=(C(1/z)_Т·V_Т)/V_Х

Из
вышеприведенного уравнения можно
определить титр раствора исследуемого
вещества:

t(x)=(C(1/z)_Х·M(1/z)_Х)/1000

В
титриметрическом анализе могут
использоваться не все химические
реакции, а только те, которые отвечают
определенным требованиям:

1. реакция
   должна быть необратима;

2. реакция
   должна протекать быстро, в строгом
   соответствии с законом эквивалентов,
   без побочных процессов;

3. необходимо
   точно фиксировать момент эквивалентности.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #

Как определить эквивалент вещества

Эквивалент вещества – это условная или реальная частица, которая может высвобождать, присоединять или любым другим способом быть эквивалентна катиону водорода, участвующему в ионно-обменных реакциях, или электрону в окислительно-восстановительных реакциях. При решении задач под эквивалентом вещества подразумевают эквивалентную молярную массу вещества.

Вам понадобится

• – молярная масса;
• – валентность;
• – кислотность;
• – основность.

Инструкция

Эквивалентная масса является одной из важнейших характеристик веществ. При решении задач она обозначается как M экв. Определяется молярная масса эквивалента какого-либо соединения, исходя из химической формулы исследуемого вещества и его принадлежности к определенному классу химических соединений.

Для того чтобы успешно находить молярные массы эквивалентов, вам потребуется знать такие показатели, как молярная масса – масса одного моля вещества. Основность кислоты – количество атомов водорода, которое кислота может присоединить. Кислотность основания определяется количеством ионов OH-. Валентность – количество химических связей, которое образует атом с другими элементами в соединении.

Формула нахождения эквивалентной массы вещества зависит от того, к какому классу относится исследуемое соединение. К примеру, для нахождения эквивалента вещества у оксидов, вам будет необходимо разделить молярную массу соединения на число атомов кислорода, предварительно умноженное на два. К примеру, для оксида железа Fe2O3 эквивалентная масса будет равняться 56*2 + 16*3/3*2 = 26,7 г/моль.

Для нахождения молярной массы эквивалента вещества у основания, разделите молярную массу основания на его кислотность. Так, для основания Ca(OH)2 эквивалент будет равняться 40 + (16+2)*2/2 = 37 г/моль.

Чтобы найти эквивалент вещества для кислоты, вам будет необходимо сделать следующее действие: поделите молярную массу кислоты на ее основность. Для нахождения молярной массы эквивалента вещества серной кислоты H2SO4 разделите 1*2 + 32 + 16*4/2 = 49 г/моль.

Наконец, для нахождения эквивалента вещества соли разделите молярную массу вещества на число атомов металла, помноженное на его валентность. К примеру, молярная масса эквивалента вещества соли Al2(SO4)3 = 27*2 + (32 + 16*4)*3/1*2 = 171 г/моль.

Источники:

• определение эквивалента

Войти на сайт

или

Забыли пароль?
Еще не зарегистрированы?

Оглавление

1. Определение эквивалента кислой соли, образованной однокислотным основанием и двухосновной кислотой, на основании стехиометрии реакции ионного обмена (на примере гидросульфата натрия NaHSO₄)
2. Определение эквивалента кислой соли, образованной однокислотным основанием и трехосновной кислотой, на основании стехиометрии реакции ионного обмена (на примерах гидроортофосфата натрия Na₂HPO₄ и дигидроортофосфата натрия NaH₂PO₄)

---

1. Определение эквивалента кислой соли, образованной однокислотным основанием и двухосновной кислотой, на основании стехиометрии реакции ионного обмена (на примере гидросульфата натрия NaHSO₄)

Однокислотное основание и двухосновная кислота образуют одну кислую соль. Рассмотрим в качестве примера кислую соль – гидросульфат натрия NaHSO₄.

Молекула NaHSO₄ в реакциях ионного обмена может использовать один ион водорода, один однозарядный ион Na⁺, который эквивалентен одному иону водорода, либо двухзарядный ион SO₄^2-, который эквивалентен двум ионам водорода. Таким образом, для данной соли максимальное число эквивалентов в реакциях ионного обмена равно двум.

В зависимости от конкретной реакции, молекула NaHSO₄ может содержать один или два эквивалента. А эквивалент данной соли может составлять соответственно одну молекулу NaHSO₄ или ½ молекулы NaHSO₄.

Приведем примеры таких реакций.

1.

NaHSO₄+NaOH=Na₂SO₄+H₂O

2NaHSO₄+Na₂CO₃=2Na₂SO₄+H₂O+CO₂

В данных реакциях NaHSO₄ превращается в Na₂SO₄. При этом один ион водорода H⁺ замещается на ион натрия Na⁺, т.е. молекула NaHSO₄ содержит один эквивалент. Эквивалент NaHSO₄ в данных реакциях составляет одна молекула NaHSO₄:

Э={NaHSO₄}

2.

NaHSO₄+Ba(NO₃)₂=BaSO₄↓+NaNO₃+HNO₃

В данной реакции NaHSO₄ превращается в BaSO₄. При этом ион водорода H⁺ и ион Na⁺, который эквивалентен одному иону водорода, замещаются на ион Ba²⁺, т.е. молекула NaHSO₄ содержит два эквивалента. Эквивалент NaHSO₄ в данной реакции составляет ½ молекулы NaHSO₄:

Э=½{NaHSO₄}

2. Определение эквивалента кислой соли, образованной однокислотным основанием и трехосновной кислотой, на основании стехиометрии реакции ионного обмена (на примерах гидроортофосфата натрия Na₂HPO₄ и дигидроортофосфата натрия NaH₂PO₄)

Однокислотное основание и трехосновная кислота образуют две кислые соли. Рассмотрим в качестве примеров кислые соли – гидроортофосфат натрия Na₂HPO₄ и дигидроортофосфат натрия NaH₂PO₄.

Молекула Na₂HPO₄ в реакциях ионного обмена может использовать один ион водорода, два однозарядных иона Na⁺, каждый из которых эквивалентен одному иону водорода, либо трехзарядный ион PO₄^3-, который эквивалентен трем ионам водорода. Таким образом, для данной соли максимальное число эквивалентов в реакциях ионного обмена равно трем.

В зависимости от конкретной реакции, молекула Na₂HPO₄ может содержать один, два или три эквивалента. А эквивалент данной соли может составлять соответственно одну молекулу Na₂HPO₄, ½ молекулы Na₂HPO₄ или ⅓ молекулы Na₂HPO₄.

Приведем примеры таких реакций.

1а.

Na₂HPO₄+H₃PO₄=2NaH₂PO₄

В данной реакции Na₂HPO₄ превращается в NaH₂PO₄. При этом один ион Na⁺ замещается на ион водорода H⁺, т.е. молекула Na₂HPO₄ содержит один эквивалент. Эквивалент Na₂HPO₄ в данной реакции составляет одна молекула Na₂HPO₄:

Э={Na₂HPO₄}

1б.

Na₂HPO₄+NaOH=Na₃PO₄+H₂O

В данной реакции Na₂HPO₄ превращается в Na₃PO₄. При этом один ион водорода H⁺ замещается на ион Na⁺, т.е. молекула Na₂HPO₄ содержит один эквивалент. Эквивалент Na₂HPO₄ в данной реакции составляет одна молекула Na₂HPO₄:

Э={Na₂HPO₄}

2а.

Na₂HPO₄+CaCl₂=CaHPO₄↓+2NaCl

В данной реакции Na₂HPO₄ превращается в CaHPO₄. При этом два иона Na⁺, каждый из которых эквивалентен одному иону водорода, замещаются на ион Ca²⁺, т.е. молекула Na₂HPO₄ содержит два эквивалента. Эквивалент Na₂HPO₄ в данной реакции составляет ½ молекулы Na₂HPO₄:

Э=½{Na₂HPO₄}

2б.

Na₂HPO₄+H₂SO₄=Na₂SO₄+H₃PO₄

В данной реакции Na₂HPO₄ превращается в H₃PO₄. При этом два иона Na⁺ замещаются на ионы водорода H⁺, т.е. молекула Na₂HPO₄ содержит два эквивалента. Эквивалент Na₂HPO₄ в данной реакции составляет ½ молекулы Na₂HPO₄:

Э=½{Na₂HPO₄}

3.

Na₂HPO₄+FeCl₃+CH₃COONa=FePO₄↓+3NaCl+CH₃COOH

В данной реакции Na₂HPO₄ превращается в FePO₄. При этом один ион водорода H⁺ и два иона Na⁺, каждый из которых эквивалентен иону водорода, замещаются на ион Fe³⁺, т.е. молекула Na₂HPO₄ содержит три эквивалента. Эквивалент Na₂HPO₄ в данной реакции составляет ⅓ молекулы Na₂HPO₄:

Э=⅓{Na₂HPO₄}

Молекула NaH₂PO₄ в реакциях ионного обмена может использовать два иона водорода, один однозарядный ион Na⁺, который эквивалентен одному иону водорода, либо трехзарядный ион PO₄^3-, который эквивалентен трем ионам водорода. Таким образом, для данной соли максимальное число эквивалентов в реакциях ионного обмена равно трем.

В зависимости от конкретной реакции, молекула NaH₂PO₄ может содержать один, два или три эквивалента. А эквивалент данной соли может составлять соответственно одну молекулу NaH₂PO₄, ½ молекулы NaH₂PO₄ или ⅓ молекулы NaH₂PO₄.

Приведем примеры таких реакций.

1.

NaH₂PO₄+H₂SO₄=NaHSO₄+H₃PO₄

В данной реакции NaH₂PO₄ превращается в H₃PO₄. При этом один ион Na⁺ замещается на ион водорода H⁺, т.е. молекула NaH₂PO₄ содержит один эквивалент. Эквивалент NaH₂PO₄ в данной реакции составляет одна молекула NaH₂PO₄:

Э={NaH₂PO₄}

2.

NaH₂PO₄+2NaOH=Na₃PO₄+2H₂O

В данной реакции NaH₂PO₄ превращается в Na₃PO₄. При этом два иона водорода H⁺ замещаются на ионы Na⁺, т.е. молекула NaH₂PO₄ содержит два эквивалента. Эквивалент NaH₂PO₄ в данной реакции составляет ½ молекулы NaH₂PO₄:

Э=½{NaH₂PO₄}

3.

NaH₂PO₄+AlCl₃+2CH₃COONa=AlPO₄↓+3NaCl+2CH₃COOH

В данной реакции NaH₂PO₄ превращается в AlPO₄. При этом два иона водорода H⁺ и один ион Na⁺, который эквивалентен иону водорода, замещаются на ион Al³⁺, т.е. молекула NaH₂PO₄ содержит три эквивалента. Эквивалент NaH₂PO₄ в данной реакции составляет ⅓ молекулы NaH₂PO₄:

Э=⅓{NaH₂PO₄}

Химический эквивалент является одним из основных понятий в химии.  Эта характеристика вещества, несмотря на свою простоту, часто достаточно запутанна и вызывает ряд затруднений.

Содержание:

1 Химический эквивалент и фактор эквивалентности

     1.1 Химический эквивалент в реакциях обмена

     1.2 Химический эквивалент в окислительно-восстановительных реакциях

2 Молярная масса эквивалента

3 Химический эквивалент и количественный анализ. Закон эквивалентов

4 Химический эквивалент элемента и сложного вещества

В знаменитом толковом словаре русского языка С.И. Ожегова эквивалент трактуется как «нечто равноценное другому, вполне заменяющее его». Что это значит? Например, книга стоит 500 рублей. Таким образом, 500 рублей – это денежный эквивалент данной книги.

Понятие «эквивалент» в химии относится к реакциям окислительно-восстановительным, ионного обмена, используется при определении концентрации раствора, в реакциях электро-аналитических методов анализа.

Эквивалент является безразмерной величиной.

Химический эквивалент и фактор эквивалентности

Химический эквивалент в реакциях обмена

Разберемся с понятием «химический эквивалент» на примере реакции обмена.

Например, карбонат натрия Na₂CO₃ и соляная кислота HCl, взаимодействуя между собой, приведут к образованию разных продуктов реакции.

Здесь оба исходных вещества (Na₂CO₃ и HCl) реагируют друг с другом в соотношении 1:1, т.е. на одну частицу соли приходится одна частица кислоты. Это и есть эквивалентные количества реагирующих веществ. Химическим эквивалентом карбоната натрия в данном случае является одна частица Na₂CO₃, а эквивалентом соляной кислоты будет одна молекула HCl.

В другом случае оба вещества взаимодействуют иначе:

Исходные вещества реагируют в соотношениях 1:2. То есть с одной частицей соли взаимодействуют 2 молекулы кислоты. Что же здесь будет являться эквивалентом? При определении эквивалента принято сравнивать количество частиц исходного вещества с одним ионом (или атомом) водорода, с которым это исходное вещество может провзаимодействовать (или заместить) в реакции.

В данном случае ионы (атомы) водорода входят в состав соляной кислоты. Тогда в пересчете на одну молекулу HCl (или что то же самое, на один ион Н⁺), с ней будет реагировать только половина частицы (1/2 часть) Na₂CO₃. То есть соотношение реагирующих веществ будет 1/2:1. Таким образом, в данной реакции химическим эквивалентом соли является половина частицы Na₂CO₃. Химическим эквивалентом кислоты является одна молекула HCl.

Очевидно, что в реальности половины частицы Na₂CO₃ не существует. Поэтому говорят об условной частице вещества, когда определяют ее эквивалент.

Итак, химический эквивалент – это реальная или условная частица вещества, которая в данной химической реакции может прореагировать (или заместить) один атом (или ион) водорода или прореагировать с одним эквивалентом любого другого вещества.

Фактор эквивалентности ƒ_экв – количественная характеристика эквивалента, он используется в расчетах.

Фактор эквивалентности показывает, какая доля частицы вещества прореагировала (заместила) в данной химической реакции один ион (атом) водорода.

Так, в первом случае, ƒ_экв(Na₂CO₃)=1, а во втором – ƒ_экв(Na₂CO₃)=1/2. Для соляной кислоты в обоих случаях ƒ_экв(HCl)=1.

Рассмотрим другой пример реакции обмена: взаимодействие фосфорной кислоты и гидроксида калия. Определим ее эквивалент и фактор эквивалентности по отношению к одному эквиваленту гидроксида калия.

Фосфорная кислота H₃PO₄ является многоосновной кислотой. Для подобных кислот (двух- и трехосновных) необходимо учитывать стехиометрию конкретных реакций.

В данном случае одна молекула фосфорной кислоты реагирует с одной частицей гидроксида калия. Поэтому эквивалентом является одна молекула H₃PO₄. И тогда ее ƒ_экв (H₃PO₄)=1.

А здесь одна молекула фосфорной кислоты реагирует с двумя частицами гидроксида калия. То есть в реакции участвует половина молекулы H₃PO₄. Это и есть ее эквивалент, который численно выражается фактором эквивалентности ƒ_экв(H₃PO₄)=1/2.

Одна молекула H₃PO₄ реагирует с тремя частицами КОН. Таким образом, эквивалентом фосфорной кислоты здесь будет одна треть молекулы H₃PO₄. Тогда фактор эквивалентности ƒ_экв(H₃PO₄)=1/3.

Определение эквивалента и фактора эквивалентности в реакциях обмена для оснований, солей также зависит от стехиометрии реакции.

Химический эквивалент в окислительно-восстановительных реакциях

В окислительно-восстановительных реакциях (ОВР), в отличие от реакций обмена, происходит переход электронов от одного вещества к другому, изменяются степени окисления окислителя и восстановителя. Именно эти процессы и важны при определении эквивалента и фактора эквивалентности в ОВР.

Рассмотрим примеры. Начнем с самого простого.

Взаимодействие водорода и кислорода с образованием воды – это окислительно-восстановительная реакция. В ней восстановителем является водород Н₂, а окислителем – О₂.

При определении эквивалентов в ОВР ориентируются на то, какая часть частицы принимает или отдает 1 (один) электрон.

Запишем еще раз каждую из полуреакций. Для восстановителя:

Одна молекула Н₂ отдает 2ē. Тогда половина молекулы Н₂ (а это один атом Н) отдаст 1ē.  Следовательно, эквивалентом восстановителя в данной реакции будет половина (1/2 часть) молекулы Н₂. И фактор эквивалентности ƒ_экв(H₂)=1/2.

Для окислителя:

Одна молекула О₂ принимает 4ē. Тогда четверть этой молекулы (а это половина атома О) примет 1ē.  Следовательно, эквивалентом окислителя в данной реакции будет 1/4 часть молекулы О₂ (это условная частица, поскольку реально 1/4 часть молекулы О₂ не существует). И фактор эквивалентности ƒ_экв(О₂)=1/4.

Рассмотрим еще один пример. Так, KMnO₄ является сильным окислителем и в любых ОВР всегда проявляет только окислительные свойства. Эквивалент KMnO₄ будет отличаться в зависимости от того, в какой ОВР участвует это вещество.

Реакция между сульфитом натрия и перманганатом калия протекает в кислой среде. Из полуреакции восстановления видим, что один ион MnO₄^— принимает 5ē для перехода в ион Mn²⁺. Тогда 1ē может принять условная частица, представляющая одну пятую часть (1/5) иона MnO₄^—. Таким образом, эквивалентом окислителя в данной реакции будет одна пятая часть (1/5) KMnO₄. Для окислителя фактор эквивалентности составит ƒ_экв(KMnO₄)=1/5.

С тем же сульфитом натрия перманганат калия в нейтральной среде реагирует иначе.

Как ясно из приведенной полуреакции восстановления, одна третья часть (1/3) иона MnO₄^— принимает 1ē. Фактор эквивалентности окислителя в этом случае составит ƒ_экв(KMnO₄)=1/3.

Взаимодействие сульфита натрия и перманганата калия осуществляется и в щелочной среде:

В данном случае эквивалентом является одна частица KMnO₄, поскольку, согласно полуреакции восстановления, речь идет о принятии 1ē. И фактор эквивалентности окислителя в таком случае составляет ƒ_экв(KMnO₄)=1.

Таким образом, в случае окислительно-восстановительных реакций эквивалентом является реальная или условная частица вещества, которая в данной ОВР эквивалентна 1 (одному) электрону. Эквивалент и фактор эквивалентности в ОВР не определяются стехиометрией реакции в отличие от реакций ионного обмена.

Молярная масса эквивалента

Молярная масса эквивалента (или эквивалентная масса) – это масса одного моля эквивалента вещества.

Обозначается следующим образом:

И выражается, как и молярная масса, в г/моль, поскольку фактор эквивалентности является безразмерной величиной.

Вернемся к примерам, рассмотренным выше.

В данной реакции ƒ_экв (H₃PO₄)=1. Это в том числе означает, что фосфорная кислота вступает в реакцию в количестве 1 моль. Тогда масса 1 моль эквивалента этого вещества соответствует (и равна) его молярной массе: 98 г/моль. Можно сделать вывод, что в данном случае:

В другой реакции гидроксида калия и фосфорной кислоты:

Фактор эквивалентности кислоты ƒ_экв (H₃PO₄)=1/2. Тогда:

И в третьем случае:

Фактор эквивалентности кислоты ƒ_экв (H₃PO₄)=1/3. Тогда:

Как видим, в зависимости от стехиометрии реакции молярная масса эквивалента вещества будет принимать различные значения. Так, для фосфорной кислоты это 98 г/моль, 49г/моль и 32,66 г/моль. В этом заключается отличие молярной массы эквивалента от молярной массы вещества, которая всегда постоянна, не зависимо от типа реакции (обмена, ОВР) и ее стехиометрии.

Итак, молярная масса эквивалента равна произведению фактора эквивалентности и молярной массы вещества:

Химический эквивалент и количественный анализ. Закон эквивалентов

В количественном анализе широко применяются еще два понятия, связанных с химическим эквивалентом.

Количество вещества эквивалента – количество вещества, в котором частицами являются эквиваленты.

Единицей измерения является моль. Вычисляется по формуле:

Молярная концентрация эквивалента (или нормальная концентрация, С_н) представляет собой количество вещества эквивалента, содержащееся в одном литре (или дм³) раствора (моль/л, или моль/дм³).

Иногда запись единиц измерения нормальной концентрации моль/л, или моль/дм³, заменяют более простой записью: н. Например, 0,2 моль/л записывают как 0,2 н.

Если в 1 л (1дм³) раствора содержится 1 моль эквивалентов вещества, то такой раствор называется нормальным. Если содержится 0,1 моль – децинормальным, 0,01 моль – сантинормальным, 0,001 моль – миллинормальным и т.д.

Пример 1. Какова нормальная концентрация раствора H₂C₂O₄∙2H₂O, полученного растворением 1,73334 г ее в мерной колбе вместимостью 250 мл?

Пример 2. Какую массу KMnO₄ следует взять для приготовления 2 л раствора с С(1/5KMnO₄) = 0,02 моль/л?

Используя нормальные концентрации, легко посчитать, какие объемы веществ должны быть смешаны, чтобы те прореагировали полностью, т.е. без остатка. Либо, зная объемы прореагировавших без остатка веществ, можно определить их концентрации.

Согласно закону эквивалентов (И.В. Рихтер), утверждающему, что вещества реагируют между собой в строго определенных (эквивалентных) количествах:

Пример 3. Определите нормальную концентрацию раствора гидроксида калия, если на полное взаимодействие 15,00 мл его раствора израсходовано 18,70 мл раствора соляной кислоты с нормальной концентрацией 0,078моль/л.

Химический эквивалент элемента и молярная масса эквивалента сложного вещества

Если речь не идет о конкретной химической реакции, то посчитать эквивалент и эквивалентную массу элемента или сложного вещества можно, воспользовавшись несколькими способами. Приведем наиболее простые из них.

Химический эквивалент элемента

Химический эквивалент элемента представляет количество элемента, способное полностью соединяться с одним атомом (ионом) водорода или замещать столько же их в химических реакциях.

Так, в молекуле хлороводорода HCl на атом Н приходится один атом Cl.  В связи с этим:

У сероводорода H₂S 2 атомам Н соответствует 1 атом S. Следовательно, 1 атому Н будет соответствовать 1/2 атома S. И тогда:

Аммиак NH₃ характеризуется тем, что в его молекуле 3 атома водорода соединяются с 1 атомом азота. В пересчете на один атом водорода это будет 1/3 атома азота. Поэтому:

Как не трудно заметить из приведенных примеров,

фактор эквивалентности для элементов равен единице, деленной на валентность элемента:

Молярная масса эквивалента сложного вещества

Основными классами сложных веществ являются оксиды, основания, кислоты и соли.

Поскольку не будем останавливаться на факторе эквивалентности в данном случае, молярную массу эквивалента обозначим упрощенно: М_э.

Для оксидов рассчитывается по формуле:

Например:

Для оснований:

Например:

Для кислот:

Например:

Для солей:

Например:

Подведем итог.

Химический эквивалент – это частица вещества, реальная или условная. Количественным выражением эквивалента является фактор эквивалентности. Для определения эквивалентов веществ в реакции обмена необходимо учитывать ее стехиометрию, а в окислительно-восстановительной реакции – число отданных или принятых веществом электронов.

Чтобы самыми первыми узнавать о новых публикациях на сайте, присоединяйтесь к нашей группе ВКонтакте.