Enter the molar mass (g/mol) and the number of hydroxyl groups into the Equivalent Mass Calculator. The calculator will evaluate and display the Equivalent Mass.
- All Mass Calculators
- Element Mass Calculator
- Relative Mass Calculator
- Molar Mass Calculator
Equivalent Mass Formula
The following formula is used to calculate the Equivalent Mass.
Meq = MM / HG
- Where Meq is the Equivalent Mass (g/mol/group)
- MM is the molar mass (g/mol)
- HG is the number of hydroxyl groups
How to Calculate Equivalent Mass?
The following example problems outline how to calculate Equivalent Mass.
Example Problem #1:
- First, determine the molar mass (g/mol).
- The molar mass (g/mol) is given as: 15.
- Next, determine the number of hydroxyl groups.
- The number of hydroxyl groups is provided as: 6.
- Finally, calculate the Equivalent Mass using the equation above:
Meq = MM / HG
The values given above are inserted into the equation below and the solution is calculated:
Meq = 15 / 6 = 2.5 (g/mol/group)
Example Problem #2:
For this problem, the variables needed are provided below:
molar mass (g/mol) = 76
number of hydroxyl groups = 34
This example problem is a test of your knowledge on the subject. Use the calculator above to check your answer.
Meq = MM / HG = ?
Материалы из методички: Сборник задач по теоретическим основам химии для студентов заочно-дистанционного отделения / Барботина Н.Н., К.К. Власенко, Щербаков В.В. – М.: РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2007. -155 с.
Эквивалент. Закон эквивалентов
Эквивалент – реальная или условная частица вещества Х, которая в данной кислотно-основной реакции или реакции обмена эквивалентна одному иону водорода Н+ (одному иону ОН— или единичному заряду), а в данной окислительно-восстановительной реакции эквивалентна одному электрону.
Фактор эквивалентности fэкв(X) – число, показывающее, какая доля реальной или условной частицы вещества Х эквивалентна одному иону водорода или одному электрону в данной реакции, т.е. доля, которую составляет эквивалент от молекулы, иона, атома или формульной единицы вещества.
Наряду с понятием “количество вещества”, соответствующее числу его моль, используется также понятие количество эквивалентов вещества.
Закон эквивалентов: вещества реагируют в количествах, пропорциональных их эквивалентам. Если взято n(экв1) моль эквивалентов одного вещества, то столько же моль эквивалентов другого вещества n(экв2) потребуется в данной реакции, т.е.
n(экв1) = n(экв2) (2.1)
При проведении расчетов необходимо использовать следующие соотношения:
1. Молярная масса эквивалента вещества X равна его молярной массе, умноженной на фактор эквивалентности:
Мэкв(X) = М(X)× fэкв(X). (2.2)
2. Количество эквивалентов вещества X определяется делением его массы на молярную массу эквивалента:
nэкв(X) = m(X)/Мэкв(X). (2.3)
3. Объём моль-эквивалента газа Х при н.у. равен молярному объёму газа, умноженному на фактор эквивалентности:
Vэкв(X) = V(X) × fэкв(X) = 22,4× fэкв(X). (2.4)
4. Молярная масса эквивалента сложного вещества равна сумме молярных масс эквивалентов составляющих это вещество атомов (ионов).
5. Молярная масса эквивалента оксида равна молярной массе эквивалента элемента плюс молярная масса эквивалента кислорода.
6. Молярная масса эквивалента гидроксида металла равна молярной массе эквивалента металла плюс молярная масса эквивалента гидроксила, например:
М[½Са(ОН)2] = 20 + 17 = 37 г/моль.
7. Молярная масса эквивалента сульфата металла равна молярной массе эквивалента металла плюс молярная масса эквивалента SO42-, например,
М(½ СаSO4) = 20 + 48 = 68 г/моль.
Эквивалент в кислотно-основных реакциях
На примере взаимодействия ортофосфорной кислоты со щелочью с образованием дигидро-, гидро- и среднего фосфата рассмотрим эквивалент вещества H3PO4.
H3PO4 + NaOH = NaH2PO4 + H2O, fэкв(H3PO4) =1.
H3PO4 + 2NaOH = Na2HPO4 + 2H2O, fэкв(H3PO4) =1/2.
H3PO4 + 3NaOH = Na3PO4 + 3H2O, fэкв(H3PO4) =1/3.
Эквивалент NaOH соответствует формульной единице этого вещества, так как фактор эквивалентности NaOH равен единице. В первом уравнении реакции молярное соотношение реагентов равно 1:1, следовательно, фактор эквивалентности H3PO4 в этой реакции равен 1, а эквивалентом является формульная единица вещества H3PO4.
Во втором уравнении реакции молярное отношение реагентов H3PO4 и NaOH составляет 1:2, т.е. фактор эквивалентности H3PO4 равен 1/2 и её эквивалентом является 1/2 часть формульной единицы вещества H3PO4 .
В третьем уравнении реакции количество веществ реагентов относятся друг к другу как 1:3. Следовательно, фактор эквивалентности H3PO4 равен 1/3, а её эквивалентом является 1/3 часть формульной единицы вещества H3PO4.
Таким образом, эквивалент вещества зависит от вида химического превращения, в котором принимает участие рассматриваемое вещество.
Следует обратить внимание на эффективность применения закона эквивалентов: стехиометрические расчёты упрощаются при использовании закона эквивалентов, в частности, при проведении этих расчётов отпадает необходимость записывать полное уравнение химической реакции и учитывать стехиометрические коэффициенты. Например, на взаимодействие без остатка 0,25 моль-экв ортофосфата натрия потребуется равное количество эквивалентов вещества хлорида кальция, т.е. n(1/2CaCl2) = 0,25 моль.
Эквивалент в окислительно-восстановительных реакциях
Фактор эквивалентности соединений в окислительно-восстановительных реакциях равен:
fэкв(X) = 1/n, (2.5)
где n – число отданных или присоединенных электронов.
Для определения фактора эквивалентности рассмотрим три уравнения реакций с участием перманганата калия:
2KMnO4 + 5Na2SO3 + 3H2SO4 = 5Na2SO4 + 2MnSO4 + K2SO4 + 3H2O.
2KMnO4 + 2Na2SO3 + H2O = 2Na2SO4 + 2MnO2 + 2KOH.
2KMnO4 + Na2SO3 + 2NaOH = Na2SO4 + K2MnO4 + Na2MnO4 + H2O.
В результате получаем следующую схему превращения KMnO4.
в кислой среде: Mn+7 + 5e = Mn+2
в нейтральной среде: Mn+7 + 3e = Mn+4
в щелочной среде: Mn+7 + 1e = Mn+6
Схема превращений KMnO4 в различных средах
Таким образом, в первой реакции fэкв(KMnO4) = 1/5, во второй – fэкв(KMnO4) = 1/3, в третьей – fэкв(KMnO4) = 1.
Следует подчеркнуть, что фактор эквивалентности дихромата калия, реагирующего в качестве окислителя в кислой среде, равен 1/6:
Cr2O72- + 6e + 14H+ = 2 Cr3+ + 7H2O
Примеры решения задач
Задача 1. Определить фактор эквивалентности сульфата алюминия, который взаимодействует со щелочью.
Решение. В данном случае возможно несколько вариантов ответа:
Al2(SО4)3 + 6 KOH = 2 Аl(ОН)3 + 3 K2SО4, fэкв(Al2(SО4)3) = 1/6,
Al2(SО4)3 + 8 KOH(изб) = 2 K[Al(OH)4 ] + 3 K2SО4, fэкв (Al2(SО4)3) = 1/8,
Al2(SО4)3 + 12KOH(изб) = 2K3[Al(OH)6] + 3K2SО4, fэкв (Al2(SО4)3) = 1/12.
Задача 2. Определить факторы эквивалентности Fe3О4 и KCr(SO4)2 в реакциях взаимодействия оксида железа с избытком хлороводородной кислоты и взаимодействия двойной соли KCr(SO4)2 со стехиометрическим количеством щёлочи КОН с образованием гидроксида хрома (III).
Решение.
Fe3О4 + 8 НСl = 2 FeСl3 + FeСl2 + 4 Н2О, fэкв(Fe3О4) = 1/8,
KCr(SO4)2 + 3 КОН = 2 K2SO4 + Сr(ОН)3, fэкв(KCr(SO4)2) = 1/3.
Задача 3. Определить факторы эквивалентности и молярные массы эквивалентов оксидов CrО, Cr2О3 и CrО3 в кислотно-основных реакциях.
CrО + 2 HCl = CrCl2 + H2О; fэкв(CrО) = 1/2,
Cr2О3 + 6 HCl = 2 CrCl3 + 3 H2О; fэкв(Cr2О3) = 1/6,
CrО3 – кислотный оксид. Он взаимодействует со щёлочью:
CrО3 + 2 KОH = K2CrО4 + H2О; fэкв(CrО3) = 1/2.
Молярные массы эквивалентов рассматриваемых оксидов равны:
Мэкв(CrО) = 68(1/2) = 34 г/моль,
Мэкв(Cr2О3) = 152(1/6) = 25,3 г/моль,
Мэкв(CrО3) = 100(1/2) = 50 г/моль.
Задача 4. Определить объём 1 моль-экв О2, NH3 и H2S при н.у. в реакциях:
4 NH3 + 3 О2 2 N2 + 6 H2О;
4 NH3 + 5 О2 4 NO + 6 H2О;
2 H2S + 3 О2 2 SО2 + 2 H2О.
Решение.
Vэкв(О2) = 22,4× 1/4 = 5,6 л.
Vэкв(NH3) = 22,4× 1/3 = 7,47 л – в первой реакции.
Vэкв(NH3) = 22,4× 1/5 = 4,48 л – во второй реакции.
В третьей реакции для сероводорода Vэкв(H2S)=22,4 1/6 = 3,73 л.
Задача 5. 0,45 г металла вытесняют из кислоты 0,56 л (н.у.) водорода. Определить молярную массу эквивалента металла, его оксида, гидроксида и сульфата.
Решение.
nэкв(Ме) = nэкв(Н2) = 0,56:(22,4× 1/2) = 0,05 моль.
Мэкв(X) = m(Ме)/nэкв(Мe) = 0,45:0,05 = 9 г/моль.
Мэкв(МеxOy) = Мэкв(Ме) + Мэкв(O2) = 9 + 32× 1/4 = 9 + 8 = 17 г/моль.
Мэкв(Ме(OH)y) = Мэкв(Ме) + Мэкв(OH—) = 9+17 = 26 г/моль.
Мэкв(Меx(SO4)y) = Мэкв(Ме) + Мэкв(SO42-) = 9 + 96× 1/2 = 57 г/моль.
Задача 6. Рассчитать массу перманганата калия, необходимую для окисления 7,9 г сульфита калия в кислой и нейтральной средах.
Решение.
fэкв(K2SО3) = 1/2 (в кислой и нейтральной среде).
Мэкв(K2SО3) = 158× 1/2 = 79 г/моль.
nэкв (KMnO4) = nэкв(K2SО3) = 7,9/79 = 0,1 моль.
В кислой среде Мэкв(KMnO4) = 158·1/5 = 31,6 г/моль, m(KMnO4) = 0,1·31,6 = 3,16 г.
В нейтральной среде Мэкв (KMnO4) = 158·1/3 = 52,7 г/моль, m(KMnO4) = 0,1·52,7 =5,27 г.
Задача 7. Рассчитать молярную массу эквивалента металла, если оксид этого металла содержит 47 мас.% кислорода.
Решение.
Выбираем для расчётов образец оксида металла массой 100 г. Тогда масса кислорода в оксиде составляет 47 г, а масса металла – 53 г.
В оксиде: nэкв (металла) = nэкв(кислорода). Следовательно:
m(Ме):Мэкв(Ме) = m(кислорода):Мэкв(кислорода);
53:Мэкв(Ме) = 47:(32·1/4). В результате получаем Мэкв(Ме) = 9 г/моль.
Задачи для самостоятельного решения
2.1. Молярная масса эквивалента металла равна 9 г/моль. Рассчитать молярную массу эквивалента его нитрата и сульфата.
Ответ: 71 г/моль; 57 г/моль.
2.2. Молярная масса эквивалента карбоната некоторого металла составляет 74 г/моль. Определить молярные массы эквивалентов этого металла и его оксида.
Ответ: 44 г/моль; 52 г/моль.
2.3. Рассчитать объём 1 моля эквивалента сероводорода (н.у.), который окисляется до оксида серы (IV).
2.4. Определить молярную массу эквивалента Ni(OH)Cl в реакциях:
Ni(OH)Cl + H2S = NiS + HCl + H2O;
Ni(OH)Cl + NaOH = Ni(OH)2 + NaCl.
Ответ: 55,6 г/моль; 111,2 г/моль.
2.5. При взаимодействии 4,8 г неизвестного металла и 13 г цинка с соляной кислотой выделяется одинаковый объём водорода. Вычислить молярные массы эквивалентов металла, его оксида и его хлорида.
Ответ: МЭ(металла)=12 г/моль; МЭ(оксида)=20 г/моль, МЭ(хлорида)=47,5 г/моль.
2.6. Рассчитать молярные массы эквивалентов металла и его гидроксида, если хлорид этого металла содержит 79,7 мас.% хлора, а молярная масса эквивалента хлора равна 35,5 г/моль.
Ответ: МЭ(металла)=9 г/моль; МЭ(оксида)=26 г/моль.
2.7. Какой объём 0,6 М раствора H2O2 пойдёт на окисление 150 мл 2н. раствора FeSO4 в реакции:
H2O2 + 2 FeSO4 + H2SO4 = Fe2(SO4)3 + 2 H2O.
2.8. Определить объём хлора (н.у), необходимый для окисления 100 мл 0,5н раствора K2MnO4.
2.9. 0,66 г кислоты требуются для нейтрализации 10 мл 1М раствора КОН. Найти молярные массы эквивалентов кислоты и ее кальциевой соли в обменной реакции.
Ответ: МЭ(кислоты)=66 г/моль; МЭ(соли)=85 г/моль.
2.10. Бромид металла в результате обменной реакции полностью переведен в сульфат, при этом масса уменьшилась в 1,47 раз. Найти молярную массу эквивалента металла. Определить какой это металл.
Ответ: МЭ(металла)=20 г/моль; Са.
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 ƒэкв – 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, ƒэкв(Na2CO3)=1, а во втором – ƒэкв(Na2CO3)=1/2. Для соляной кислоты в обоих случаях ƒэкв(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 ƒэкв (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 ƒэкв(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 ƒэкв(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 ƒэкв(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 ƒэкв(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 ƒэкв(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 ƒэкв(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 ƒэкв(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 ƒэкв (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 ƒэкв (H3PO4)=1/2. Тогда:
И в третьем случае:
Фактор эквивалентности кислоты ƒэкв (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, Сн) 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: Мэ.
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.
Содержание материала
- Химический эквивалент и фактор эквивалентности
- Химический эквивалент в реакциях обмена
- Химический эквивалент в окислительно-восстановительных реакциях
- Видео
- Эквивалент в окислительно-восстановительных реакциях
- Эквивалентная масса
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 ƒэкв – 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, ƒэкв(Na2CO3)=1, а во втором – ƒэкв(Na2CO3)=1/2. Для соляной кислоты в обоих случаях ƒэкв(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 ƒэкв (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 ƒэкв(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 ƒэкв(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 ƒэкв(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 ƒэкв(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 ƒэкв(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 ƒэкв(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 ƒэкв(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.
Видео
Эквивалент в окислительно-восстановительных реакциях
Фактор эквивалентности соединений в окислительно-восстановительных реакциях равен:
fэкв(X) = 1/n, (2.5)
где n – число отданных или присоединенных электронов.
Для определения фактора эквивалентности рассмотрим три уравнения реакций с участием перманганата калия:
2KMnO4 + 5Na2SO3 + 3H2SO4 = 5Na2SO4 + 2MnSO4 + K2SO4 + 3H2O.
2KMnO4 + 2Na2SO3 + H2O = 2Na2SO4 + 2MnO2 + 2KOH.
2KMnO4 + Na2SO3 + 2NaOH = Na2SO4 + K2MnO4 + Na2MnO4 + H2O.
В результате получаем следующую схему превращения KMnO4.
в кислой среде: Mn+7 + 5e = Mn+2
в нейтральной среде: Mn+7 + 3e = Mn+4
в щелочной среде: Mn+7 + 1e = Mn+6
Схема превращений KMnO4 в различных средах
Таким образом, в первой реакции fэкв(KMnO4) = 1/5, во второй – fэкв(KMnO4) = 1/3, в третьей – fэкв(KMnO4) = 1.
Следует подчеркнуть, что фактор эквивалентности дихромата калия, реагирующего в качестве окислителя в кислой среде, равен 1/6:
Cr2O72- + 6e + 14H+ = 2 Cr3+ + 7H2O
Эквивалентная масса
Эквивалентная масса — это масса одного эквивалента данного вещества.
Молярная масса эквивалента вещества — масса одного моля эквивалентов, равная произведению фактора эквивалентности на молярную массу этого вещества.
Mэкв = fэкв*M
Эквивалент — условная частица вещества, в целое число раз Z меньшее формульной единицы (Z — число эквивалентов; показывает, во сколько раз эквивалент меньше формульной единицы).
вещество | реакция | |||
---|---|---|---|---|
простое ˆ | сложное | ОВР (Окислительно-восстановительная реакция) | обменная | |
X | число атомов в формульной единице | число катионов (анионов) | число атомов элемента, поменявших степень окисления | число замещенных частиц в формульной единице |
Y | характерная валентность элемента | фиктивный заряд на катионе (анионе) | число принятых (отданных) элементом электронов | фиктивный заряд на частице |
ˆ — для инертных газов Z = 1
Теги
Эквивалентная масса с учетом моляльности и нормальности Калькулятор
Search | ||
Дом | Химия ↺ | |
Химия | Концепция родинки и стехиометрия ↺ | |
Концепция родинки и стехиометрия | Количество эквивалентов и нормальность ↺ |
✖Молярность данного раствора определяется как общее количество молей растворенного вещества на литр раствора.ⓘ Молярность [Mol] |
+10% -10% |
||
✖Молярная масса – это масса данного вещества, деленная на количество вещества.ⓘ Молярная масса [Mmolar] |
+10% -10% |
||
✖Нормальность – это масса растворенного вещества, растворенного в литре раствора.ⓘ Нормальность [N] |
+10% -10% |
✖Эквивалентный вес (также известный как грамм-эквивалент) — это масса одного эквивалента, то есть масса данного вещества.ⓘ Эквивалентная масса с учетом моляльности и нормальности [W eq] |
⎘ копия |
Эквивалентная масса с учетом моляльности и нормальности Решение
ШАГ 0: Сводка предварительного расчета
ШАГ 1. Преобразование входов в базовый блок
Молярность: 55.5 моль / литр –> 55500 Моль на кубический метр (Проверьте преобразование здесь)
Молярная масса: 44.01 Грамм на моль –> 0.04401 Килограмм на моль (Проверьте преобразование здесь)
Нормальность: 12 Эквиваленты на литр –> 12000 Моль на кубический метр (Проверьте преобразование здесь)
ШАГ 2: Оцените формулу
ШАГ 3: Преобразуйте результат в единицу вывода
0.20354625 Килограмм –>203.54625 грамм (Проверьте преобразование здесь)
23 Количество эквивалентов и нормальность Калькуляторы
Эквивалентная масса с учетом моляльности и нормальности формула
Эквивалентный вес = Молярность*(Молярная масса/Нормальность)
W eq = Mol*(Mmolar/N)
Что такое нормальность?
Нормальность определяется как количество граммов или мольных эквивалентов растворенного вещества в одном литре раствора. Когда мы говорим эквивалент, это количество молей реактивных единиц в соединении. Нормальность в химии – это одно из выражений, используемых для измерения концентрации раствора. Он обозначается аббревиатурой «N» и иногда обозначается как эквивалентная концентрация раствора. Он в основном используется для измерения количества реакционноспособных частиц в растворе и во время реакций титрования или особенно в ситуациях, связанных с кислотно-щелочной химией.
Что такое молярность?
Молярность – это количество вещества в определенном объеме раствора. Молярность определяется как количество молей растворенного вещества на литр раствора. Молярность также известна как молярная концентрация раствора. Обозначается символом М. Единицами молярности являются М или моль / л. 1 М раствор называется «одномолярным».