Používá se ekvivalentní hmotnost a způsob výpočtu (s příklady)



ekvivalentní hmotnost (PE) látky je látka, která se podílí na chemické reakci a používá se jako základ pro titraci. V závislosti na typu reakce může být definován tak či onak.

Pro acidobazické reakce je PE hmotnost v gramech látky, která je potřebná pro dodávku nebo reakci s jedním molem H+ (1,008 g); pro redox reakce je hmotnost látky v gramech, která je potřebná pro dodávku nebo reakci s jedním molem elektronů.

Pro reakce srážení nebo tvorby komplexu je hmotnost látky, která je potřebná pro dodávku nebo reakci s jedním molem jednomocného kationtu, 1/2 mol dvojmocného kationtu, 1/3 mol trojmocného kationtu. , A tak dále.

Ačkoli se to může zdát trochu komplikované, některé látky se vždy chová chemicky stejným způsobem; proto není těžké se naučit hodnoty PE dané případy.

Index

  • 1 Původ ekvivalentní hmotnosti
  • 2 Použití
    • 2.1 Použití v obecné chemii 
    • 2.2 Použití při volumetrické analýze
    • 2.3 Použití v gravimetrické analýze
    • 2.4 Použití v polymerní chemii
  • 3 Jak to vypočítat? Příklady
    • 3.1 - Ekvivalentní hmotnost chemického prvku
    • 3.2 - Ekvivalentní hmotnost oxidu
    • 3.3 Ekvivalentní hmotnost základny
    • 3,4 - Ekvivalentní hmotnost kyseliny
    • 3,5 - Ekvivalentní hmotnost soli
  • 4 Odkazy

Původ ekvivalentní hmotnosti

John Dalton (1808) navrhl ekvivalentní hmotnost vodíku jako jednotky hmoty. Objevila se však řada námitek proti tomuto přístupu. Například bylo zdůrazněno, že většina prvků nereaguje přímo s vodíkem za vzniku jednoduchých sloučenin (XH).

Kromě toho mají prvky s různými oxidačními stavy, například manganistan, více než ekvivalentní hmotnost. To bránilo přijetí ekvivalentní hmotnosti jako jednotky hmotnosti.

Prezentace Dimitrije Mendeleeva (1869) jeho periodické tabulky, ve které chemické vlastnosti prvků souvisely s uspořádaným uspořádáním jejich atomových hmotností, představovala silný argument těch, kteří vznesli námitku proti použití ekvivalentní váhy jako jednotky hmotnost.

Vlastně, není třeba používat termín "ekvivalent", protože jakýkoliv stechiometrický výpočet může být proveden ve smyslu krtků. Tento termín je však často používán a není vhodné ho ignorovat.

Pro pohodlí byl zaveden termín "ekvivalent": ekvivalent jakékoliv kyseliny reaguje s ekvivalentem jakékoliv báze; Ekvivalent jakéhokoliv oxidačního činidla reaguje s ekvivalentem jakéhokoliv redukčního činidla atd..

Použití

Použití v obecné chemii

Kovy

Použití PE v prvcích a chemických sloučeninách bylo nahrazeno použitím jeho molární hmotnosti. Hlavním důvodem je existence prvků a sloučenin s více než ekvivalentní hmotností.

Například železo (Fe), prvek s atomovou hmotností 55,85 g / mol, má dvě valence: +2 a +3. Proto má dvě ekvivalentní váhy: když pracuje s valencí +2, jeho ekvivalentní hmotnost je 27,93 g / eq; zatímco při použití valence +3 je jeho ekvivalentní hmotnost 18,67 g / ekv.

Samozřejmě nemůžeme mluvit o existenci ekvivalentní váhy víry, ale můžeme poukázat na existenci atomové hmotnosti víry..

Kyseliny

Kyselina fosforečná má molekulovou hmotnost 98 g / mol. Tato kyselina při disociaci v H+ + H2PO4-,  Má ekvivalentní hmotnost 98 g / ekv., Protože uvolňuje 1 mol H+. Pokud se kyselina fosforečná disociuje v H+ +  HPO42-, jeho ekvivalentní hmotnost je (98 g.mol-1) / (2 ekv. / Mol.)-1) = 49 g / ekv. V této disociaci H3PO4 uvolňuje 2 moly H+.

Ačkoli není titrovatelný ve vodném prostředí, H3PO4 může disociovat ve 3H+  +   PO43-. V tomto případě je ekvivalentní hmotnost (98 g.mol.)-1) / (3 ekv. Mol-1) = 32,7 g / ekv. H3PO4 dodávání v tomto případě 3 moly H+.

Potom má kyselina fosforečná až 3 ekvivalentní hmotnosti. To však není ojedinělý případ, například kyselina sírová má dvě ekvivalentní hmotnosti a kyselina uhličitá.

Použití ve volumetrické analýze

-Aby se snížily chyby, které se mohou vyskytnout při působení látek s váhou, je v analytické chemii preferováno použití látky s vyšší ekvivalentní hmotností. Například při hodnocení roztoku hydroxidu sodného s kyselinami různých ekvivalentních hmotností. Doporučuje se použití kyseliny s vyšší ekvivalentní hmotností.

-Při použití hmoty pevné kyseliny, která může reagovat s hydroxidem sodným, máte na výběr mezi třemi pevnými kyselinami: dihydrátem kyseliny šťavelové, kyselinou ftalát draselnou a hydrogenojodičnanem draselným s ekvivalentními hmotnostmi. 63,04 g / ekv., 204,22 g / ekv a 389 g / ekv.

V tomto případě je výhodné použít při hodnocení hydroxidu sodného peroxid vodíku, protože relativní chyba, která se provádí při vážení, je nižší, když má větší ekvivalentní hmotnost..

Použití v gravimetrické analýze

Ekvivalentní hmotnost je v této metodě pro analýzu látek definována vlastním způsobem. Zde je to hmotnost sraženiny, která odpovídá jednomu gramu analytu. Toto je prvek nebo sloučenina, která je předmětem zájmu studie nebo analýzy, která se provádí.

V gravimetrii je běžné citovat výsledky analýz jako zlomek hmotnosti analytu, často vyjádřený v procentech.

Faktor ekvivalence je vysvětlen jako numerický faktor, kterým se hmotnost sraženiny násobí, aby se získala hmotnost analytu, obvykle vyjádřená v gramech..

Gravimetrické stanovení niklu

Například při gravimetrickém stanovení niklu je sraženinou obsahující nikl bis (dimethylglyoxylát) s molární hmotností 288,915 g / mol. Molární hmotnost niklu je 58,6934 g / mol.

Molární hmotnost sraženiny mezi molární hmotností niklu má následující výsledek:

288,915 g.mol-1/ 58,6934 g.mol-1 = 4,9224. To znamená, že 4,9224 g sloučeniny se rovná 1 g niklu; nebo jinými slovy, 4,9224 g sraženiny obsahuje 1 g niklu.

Faktor ekvivalence se vypočítá vydělením molární hmotnosti niklu molární hmotností sraženiny, která ji obsahuje: 58,693 g.mol-1/ 288,915 g.mol-1 = 0.203151. To nám říká, že na gram sraženiny obsahující nikl je 0,203151 g niklu.

Použití v polymerní chemii

V chemii polymerů je ekvivalentní hmotnost polymeračního činidla hmotnost polymeru, která má ekvivalent reaktivity.

Zvláště důležité je v případě iontoměničových polymerů: jeden ekvivalent iontoměničového polymeru může vyměňovat jeden mol monochromatických iontů; ale jen polovina mol dvojitých nabitých iontů.

Obvykle se vyjadřuje reaktivita polymeru jako inverzní k ekvivalentní hmotnosti, která je vyjádřena v jednotkách mmol / g nebo meq / g..

Jak to vypočítat? Příklady

-Ekvivalentní hmotnost chemického prvku

To je získáno dělením jeho atomové hmotnosti jeho valencí: \ t

Peq = Pa / v

Existují prvky, které mají pouze ekvivalentní hmotnost a prvky, které mohou mít 2 nebo více.

Váha ekvivalentní vápníku

Atomová hmotnost = 40 g / mol

Valencia = +2

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

20 g / ekv

Ekvivalentní hmotnost hliníku

Atomová hmotnost = 27 g / mol

Valencia = +3

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

9 g / ekv

Hmotnost ekvivalentní niklu

Atomová hmotnost = 58,71 g / mol

Valencia = +2 a +3

Nikl má dvě ekvivalentní váhy odpovídající tomu, kdy reaguje s valencí +2 a když reaguje s valencí +3.

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

29,35 g / ekv

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

19,57 g / ekv

-Ekvivalentní hmotnost oxidu

Jeden způsob, jak vypočítat ekvivalentní hmotnost oxidu, je vydělením jeho molekulové hmotnosti mezi produktem kovové valence kovovým indexem.

Peq = Pm / V · S

Pm = molekulová hmotnost oxidu.

V = demolice kovů

S = kovový index

Produkt V · S se označuje jako celkový nebo čistý náboj kationtu.

Ekvivalentní hmotnost oxidu hlinitého (Al2O3)

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

102 g / mol

Valencia = +3

Subindex = 2

Peq Al2O3 = Pm / V · S

Peq Al2O3 = 102 g.mol-1/ 3 eqmol-1. 2

17 g / ekv

Existuje další způsob, jak tento problém vyřešit na základě stechiometrie. Ve 102 g oxidu hlinitého je 54 gramů hliníku a 48 gramů kyslíku.

Peq del Al = Atomová hmotnost / Valencia

27 g.mol-1/ 3 ekv-1

9 g / ekv

Na základě ekvivalentní hmotnosti hliníku (9 g / eq) se vypočítá, že v 54 g hliníku je 6 ekvivalentů hliníku..

Z vlastností ekvivalentů: 6 ekvivalentů hliníku bude reagovat se 6 ekvivalenty kyslíku za vzniku 6 ekvivalentů oxidu hlinitého..

Ve 102 g. oxidu hlinitého je 6 ekvivalentů.

Proto:

Peq z Al2O3 = 102 g / 6 ekv

17 g / ekv

-Ekvivalentní hmotnost základny

Ekvivalentní hmotnost se získá vydělením jeho molekulové hmotnosti počtem oxyhydrylových skupin (OH)..

Ekvivalentní hmotnost hydroxidu železitého, Fe (OH)2

Molekulová hmotnost = 90 g / mol

OH číslo = 2

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

45 g / ekv

-Ekvivalentní hmotnost kyseliny

Obecně, to je získáno dělením jeho molekulové hmotnosti počtem vodíku, který poskytuje nebo uvolňuje. Polyprotonové kyseliny však mohou disociovat nebo uvolňovat H v různých formách, takže mohou mít více než ekvivalentní hmotnost.

Ekvivalentní hmotnost kyseliny chlorovodíkové, HC1

Ekvivalentní hmotnost HC1 = molekulová hmotnost / číslo vodíku

Peq HC1 = g.mol-1/ 1 ekv-1

36,5 g / ekv

Ekvivalentní hmotnost kyseliny sírové

Kyselina sírová (H2SO4) lze oddělit dvěma způsoby:

H2SO4 => H+   +    HSO4-

H2SO4 => 2H+   +    SO42-

Když uvolníte H+ Vaše PE je:

Molekulová hmotnost = 98 g / mol

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

98 g / peq

A když uvolní 2H+:

Molekulová hmotnost = 98 g / mol

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

49 g / ekv

Ze stejného důvodu kyselina fosforečná (H3PO4) o molekulové hmotnosti 98 g / mol, může mít až tři ekvivalentní hmotnosti: 98 g / ekv., 49 g / ekv. a 32,67 g / eq..

-Ekvivalentní hmotnost soli

A konečně můžete vypočítat ekvivalentní hmotnost soli dělením její molekulové hmotnosti mezi součinem valence kovu dolním indexem kovu..

PE = PM / V · S

Fe železitý sulfát2(SO4)3

Molekulová hmotnost = 400 g / mol

Valencia = +3 eq / mol

Železný index = 2

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

66,67 g / ekv

Odkazy

  1. Den, R. A. JR. A Underwood, A. L. Kvantitativní analytická chemie. Překlad 5a Anglické vydání. Editorial Prentice Hall Interamericana
  2. Anorganická chemie (s.f.). Stanovení ekvivalentních hmotností oxidů. Zdroj: fullquimica.com
  3. Wikipedia. (2018). Ekvivalentní hmotnost. Zdroj: en.wikipedia.org
  4. Editoři Encyclopaedia Britannica. (26. září 2016). Ekvivalentní hmotnost. Encyclopædia Britannica. Zdroj: britannica.com
  5. Ori, Jacku. (30. dubna 2018). Jak vypočítat ekvivalentní hmotnost. Sciencing. Zdroj: sciencing.com
  6. Ekvivalentní hmotnost kyseliny Část 2: Titrace neznámého vzorku kyseliny. (s.f.). Zdroj: faculty.uml.edu
  7. Bergstresser M. (2018). Ekvivalentní hmotnost: Definice a vzorec. Studie. Zdroj: study.com