Līdzvērtīga svara izmantošana un kā to aprēķināt (ar piemēriem)

The ekvivalents svars (PE) viela ir tāda, kas piedalās ķīmiskā reakcijā un tiek izmantota kā pamats titrēšanai. Atkarībā no reakcijas veida to var definēt vienā vai otrā veidā.

Skābju-bāzes reakcijām PE ir vielas masa gramos, kas nepieciešama, lai piegādātu vai reaģētu ar vienu molu H⁺ (1,008 g); par redoksreakcijām - vielas svars gramos, kas nepieciešams, lai piegādātu vai reaģētu ar vienu molu elektronu.

Par nokrišņiem vai kompleksu veidošanās reakcijām - vielas svars, kas nepieciešams, lai piegādātu vai reaģētu ar vienu molu monovalentu katjonu, 1/2 mola divvērtīgā katjona, 1/3 mola trīsvērtīgā katjona . Un tā tālāk.

Lai gan sākumā tas var šķist mazliet sarežģītāks, dažas vielas vienmēr darbojas ķīmiski vienādi; tāpēc nav grūti uzzināt, kādas ir PE vērtības.

Indekss

• 1 Līdzvērtīga svara izcelsme
• 2 Lietojumi
  • 2.1. Izmantošana vispārējā ķīmijā 
  • 2.2. Izmantošana tilpuma analīzē
  • 2.3. Izmantošana gravimetriskajā analīzē
  • 2.4. Izmantošana polimēru ķīmijā
• 3 Kā to aprēķināt? Piemēri
  • 3.1. Ķīmiskā elementa ekvivalents svars
  • 3.2 - oksīda ekvivalents svars
  • 3.3. Bāzes ekvivalents
  • 3.4 - Skābes ekvivalents svars
  • 3.5. Sāls ekvivalents
• 4 Atsauces

Līdzvērtīga svara izcelsme

Džons Daltons (1808) ierosināja ekvivalento ūdeņraža masu kā masas vienību. Tomēr radās virkne iebildumu pret šo pieeju. Piemēram, tika norādīts, ka lielākā daļa elementu tieši nereaģēja ar ūdeņradi, veidojot vienkāršus savienojumus (XH)..

Turklāt elementiem ar dažādiem oksidācijas stāvokļiem, piemēram, permanganātam, ir vairāk nekā ekvivalentais svars. Tas traucēja pieņemt līdzvērtīgu svaru kā masas vienību.

Dimitri Mendelejeva (1869) prezentācija par periodisko tabulu, kurā elementu ķīmiskās īpašības bija saistītas ar to atomu svaru kārtību, bija spēcīgs arguments tiem, kas iebilda pret ekvivalenta svara izmantošanu kā vienības svaru. masu.

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

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

Lietojumi

Izmantošana vispārējā ķīmijā

Metāli

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

Piemēram, dzelzs (Fe), elements ar atomu svaru 55,85 g / mol, satur divas valences: +2 un +3. Tāpēc tam ir divi līdzvērtīgi svari: ja tas darbojas ar valenci +2, tā ekvivalentais svars ir 27,93 g / eq; kamēr, izmantojot valenci +3, tā ekvivalentais svars ir 18,67 g / ekv.

Protams, mēs nevaram runāt par ticības līdzvērtīga svara esamību, bet mēs varam norādīt uz ticības atomu svara esamību..

Skābes

Fosforskābes molekulmasa ir 98 g / mol. Šī skābe, ja tā ir atdalīta H⁺ + H₂PO₄^-,  Tā ekvivalents svars ir 98 g / eq, jo tas atbrīvo 1 molu H⁺. Ja fosforskābe disociējas H⁺ +  HPO₄^2-, tā ekvivalents svars (98 g.mol^-1) / (2 ekv / mol^-1) = 49 g / ekv. Šajā disociācijā H₃PO₄ atbrīvo 2 molus H⁺.

Lai gan tas nav titrējams ūdens vidē, H₃PO₄ var izdalīties 3 H⁺  +   PO₄^3-. Šajā gadījumā ekvivalentais svars ir (98 g.mol^-1) / (3 eq.mol^-1) = 32,7 g / ekv. H₃PO₄ piegāde šajā gadījumā 3 moli H⁺.

Tad fosforskābes svars ir līdz 3 ekvivalentiem. Bet tas nav atsevišķs gadījums, piemēram, sērskābei ir divi līdzvērtīgi svari un arī ogļskābe.

Izmantošana tilpuma analīzē

-Lai samazinātu kļūdas, kas var rasties svēršanas vielu darbības laikā, analītiskajā ķīmijā priekšroka tiek dota vielai ar lielāku līdzvērtīgu svaru. Piemēram, novērtējot nātrija hidroksīda šķīdumu ar skābēm ar dažādu līdzvērtīgu svaru. Ieteicams izmantot skābi ar lielāku ekvivalentu svaru.

-Izmantojot cietas skābes masu, kas var reaģēt ar nātrija hidroksīdu, jums ir iespēja izvēlēties starp trim cietām skābēm: skābeņskābes dihidrātu, kālija ftalāta skābi un kālija hidrogēndiodi, ar līdzvērtīgu svaru. 63,04 g / ekv, 204,22 g / ekv un 389 g / ekv.

Šajā gadījumā ir vēlams nātrija hidroksīda novērtēšanā izmantot kālija ūdeņraža peroksīdu, jo relatīvā kļūda, kas tiek veikta, nosverot, ir zemāka, ja ir lielāka ekvivalenta masa..

Izmantojiet gravimetriskajā analīzē

Līdzvērtīgs svars šajā metodē ir definēts vielu analīzē. Šeit ir nogulšņu masa, kas atbilst vienam gramam analīta. Tas ir interesējošais elements vai savienojums veicamajā pētījumā vai analīzē.

Gravimetrijā ir kopīgi minēt analīžu rezultātus kā daļu no analīta masas, ko bieži izsaka procentos..

Ekvivalences koeficientu izskaidro kā skaitlisku faktoru, ar kuru tiek palielināta nogulšņu masa, lai iegūtu analīta masu, ko parasti izsaka gramos..

Niķeļa gravimetriskā noteikšana

Piemēram, niķeļa gravimetriskā noteikšanā nogulsnes, kas satur to, ir niķeļa bis (dimetilglikoksilāts) ar molu masu 288,915 g / mol. Niķeļa masa ir 58,6934 g / mol.

Sadrumstalotā masa starp niķeļa mola masu rada šādu rezultātu: \ t

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

Ekvivalences koeficientu aprēķina, sadalot niķeļa masu ar to saturošo nogulšņu mola masu: 58,693 g.mol.^-1/ 288,915 g.mol^-1 = 0.203151. Tas nozīmē, ka uz vienu gramu niķeļa saturošu nogulumu ir 0,203151 g niķeļa.

Izmanto polimēru ķīmijā

Polimēru ķīmijā ekvivalentais polimerizācijas reaģenta svars ir polimēra masa, kas ir līdzvērtīga reaktivitātei..

Tas ir īpaši svarīgi attiecībā uz jonu apmaiņas polimēriem: viens ekvivalents jonu apmaiņas polimēra var apmainīties ar vienu molu monohromētiem joniem; bet tikai puse molu dubultu uzlādēto jonu.

Polimēra reaktivitāti parasti izsaka kā ekvivalenta svara apgriezto apgriezienu, ko izsaka mmol / g vai meq / g vienībās..

Kā to aprēķināt? Piemēri

-Ķīmiskā elementa ekvivalents svars

To iegūst, dalot tā atomu svaru pēc tā valences:

Peq = Pa / v

Ir elementi, kuriem ir tikai līdzvērtīgs svars un elementi, kuriem var būt 2 vai vairāk.

Kalcija ekvivalenta svars

Atommasa = 40 g / mol

Valencia = +2

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

20 g / ekv

Līdzvērtīgs alumīnija svars

Atommasa = 27 g / mol

Valensija = +3

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

9 g / ekv

Niķeļa ekvivalents

Atommasa = 58,71 g / mol

Valencia = +2 un +3

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

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

29,35 g / ekv

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

19,57 g / ekv

-Līdzvērtīgs oksīda svars

Viens veids, kā aprēķināt oksīda ekvivalento svaru, ir sadalīt tā molekulmasu starp metāla valences produktu ar metāla apakšindeksu.

Peq = Pm / V · S

Pm = oksīda molekulmasa.

V = metāla nojaukšana

S = metāla apakšindekss

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

Līdzvērtīgs alumīnija oksīda svars (Al₂O₃)

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

102 g / mol

Valensija = +3

Subindeks = 2

Peq Al₂O₃ = Pm / V · S

Peq Al₂O₃ = 102 g^-1/ 3 ekv^-1. 2

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 = Atomiskais svars / Valensija

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

9 g / ekv

Pamatojoties uz ekvivalentu alumīnija svaru (9 g / eq), aprēķināts, ka 54 g alumīnija ir 6 ekvivalenti alumīnija..

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

102 g. alumīnija oksīda ir 6 ekvivalenti.

Tāpēc:

Peq no Al₂O₃ = 102 g / 6 ekv

17 g / ekv

-Bāzes ekvivalents

Ekvivalentais svars tiek iegūts, dalot tā molekulmasu ar oksihidrilgrupu skaitu (OH)..

Dzelzs hidroksīda, Fe (OH) ekvivalents svars₂

Molekulmasa = 90 g / mol

OH numurs = 2

Peq Fe (OH)₂ = 90 g^-1/ 2 eq.mol^-1

45 g / ekv

-Ekvivalentais skābes svars

Kopumā tas tiek iegūts, dalot tā molekulmasu ar ūdeņraža daudzumu, kas dod vai izdala. Tomēr poliprotoniskās skābes var atšķirt vai atbrīvot savu H dažādos veidos, tāpēc tām var būt vairāk par ekvivalentu svaru.

Līdzvērtīgs sālsskābes, HCl, svars

Ekvivalentais svars HCl = molekulmasa / ūdeņraža numurs

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

36,5 g / ekv

Sērskābes ekvivalents svars

Sērskābe (H) |₂SO₄) var atdalīt divos veidos:

H₂SO₄ => H⁺   +    HSO₄^-

H₂SO₄ => 2 H⁺   +    SO₄^2-

Atlaižot H⁺ Jūsu PE ir:

Molekulmasa = 98 g / mol

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

98 g / peq

Un, kad tas izlaiž 2H⁺:

Molekulmasa = 98 g / mol

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

49 g / ekv

Tā paša iemesla dēļ fosforskābe (H₃PO₄) ar molekulmasu 98 g / mol, var būt līdz pat trim ekvivalentiem svariem: 98 g / ekv, 49 g / eq un 32,67 g / eq.

-Vienāds sāls svars

Un, visbeidzot, jūs varat aprēķināt sāls ekvivalentu, dalot tā molekulmasu starp metāla valensiju ar metāla apakšindeksu..

PE = PM / V · S

Fe dzelzs sulfāts₂(SO₄)₃

Molekulmasa = 400 g / mol

Valensija no dzelzs = +3 ekv

Dzelzs apakšindekss = 2

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

66,67 g / ekv

Atsauces

1. Diena, R. A. JR. Un Underwood, A. L. Kvantitatīvā analītiskā ķīmija. 5. \ T^a Angļu valodā. Redakcija Prentice Hall Interamericana
2. Neorganiskā ķīmija (s.f.). Oksīdu ekvivalento svaru noteikšana. Saturs iegūts no: fullquimica.com
3. Vikipēdija. (2018). Līdzvērtīgs svars. Saturs iegūts no: en.wikipedia.org
4. Encyclopaedia Britannica redaktori. (2016. gada 26. septembris). Līdzvērtīgs svars. Encyclopædia Britannica. Saturs iegūts no: britannica.com
5. Ori, Jack. (2018. gada 30. aprīlis). Kā aprēķināt līdzvērtīgu svaru. Science. Saturs iegūts no: sciencing.com
6. Skābes ekvivalentais svars 2.daļa: nezināmā skābes parauga titrēšana. (s.f.). Saturs iegūts no: faculty.uml.edu
7. Bergstresser M. (2018). Līdzvērtīgs svars: definīcija un formula. Pētījums. Saturs iegūts no: study.com