Použitie ekvivalentnej hmotnosti a spôsob jej výpočtu (s príkladmi)



ekvivalentnej hmotnosti (PE) látky je látka, ktorá sa zúčastňuje chemickej reakcie a používa sa ako základ pre titráciu. V závislosti od typu reakcie môže byť definovaný jedným alebo druhým spôsobom.

V prípade acidobázických reakcií je PE hmotnosť v gramoch látky, ktorá je potrebná na dodávku alebo reakciu s jedným mólom H+ (1,008 g); pre redoxné reakcie hmotnosť látky v gramoch, ktorá je potrebná na dodávku alebo reakciu s jedným mólom elektrónov.

Pre reakcie zrážania alebo tvorby komplexu je hmotnosť látky, ktorá je potrebná na dodávku alebo reakciu s jedným mólom monovalentného katiónu, 1/2 mol dvojmocného katiónu, 1/3 molu trojmocného katiónu. , A tak ďalej.

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

index

  • 1 Pôvod ekvivalentnej hmotnosti
  • 2 Použitie
    • 2.1 Použitie vo všeobecnej chémii 
    • 2.2 Použitie v odmernej analýze
    • 2.3 Použitie v gravimetrickej analýze
    • 2.4 Použitie v chémii polymérov
  • 3 Ako ho vypočítať? Príklady
    • 3.1 - Ekvivalentná hmotnosť chemického prvku
    • 3.2 - Ekvivalentná hmotnosť oxidu
    • 3.3 Ekvivalentná hmotnosť podkladu
    • 3,4 - Ekvivalentná hmotnosť kyseliny
    • 3,5 - Ekvivalentná hmotnosť soli
  • 4 Odkazy

Pôvod ekvivalentnej hmotnosti

John Dalton (1808) navrhol ekvivalentnú hmotnosť vodíka ako jednotku hmotnosti. Vznikla však séria námietok voči tomuto prístupu. Bolo napríklad poukázané na to, že väčšina prvkov nereagovala priamo s vodíkom na jednoduché zlúčeniny (XH)..

Okrem toho prvky s rôznymi oxidačnými stavmi, napríklad manganistan, majú viac ako ekvivalentnú hmotnosť. To bránilo prijatiu ekvivalentnej hmotnosti ako jednotky hmotnosti.

Prezentácia Dimitriho Mendeleeva (1869) jeho periodickej tabuľky, v ktorej chemické vlastnosti prvkov súviseli s usporiadaným usporiadaním ich atómových váh, predstavovala silný argument tých, ktorí namietali proti použitiu ekvivalentnej váhy ako jednotky hmota.

V skutočnosti nie je potrebné používať termín "ekvivalent", pretože akýkoľvek stechiometrický výpočet sa môže vykonať z hľadiska krtkov. Tento termín sa však často používa a nie je vhodné ho ignorovať.

Na uľahčenie sa zaviedol termín "ekvivalent": ekvivalent akejkoľvek kyseliny reaguje s ekvivalentom akejkoľvek bázy; Ekvivalent akéhokoľvek oxidačného činidla reaguje s ekvivalentom akéhokoľvek redukčného činidla, atď..

aplikácie

Použitie vo všeobecnej chémii

kovy

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

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 / eq; zatiaľ čo pri použití valencie +3 je jej ekvivalentná hmotnosť 18,67 g / ekv.

Samozrejme, nemôžeme hovoriť o existencii ekvivalentnej váhy viery, ale môžeme poukázať na existenciu atómovej hmotnosti viery..

kyseliny

Kyselina fosforečná má molekulovú hmotnosť 98 g / mol. Táto kyselina, keď je disociovaná v H+ + H2PO4-,  Má ekvivalentnú hmotnosť 98 g / ekv., Pretože uvoľňuje 1 mol H+. Ak sa kyselina fosforečná disociuje v H+ +  HPO42-, jeho ekvivalentná hmotnosť je (98 g.mol-1) / (2 ekv. Mol)-1) = 49 g / ekv. V tejto disociácii H3PO4 uvoľňuje 2 móly H+.

Hoci nie je titrovateľný vo vodnom médiu, H3PO4 môže disociovať v 3H+  +   PO43-. V tomto prípade je ekvivalentná hmotnosť (98 g.mol-1) / (3 ekv. Mol-1) = 32,7 g / ekv. H3PO4 dodanie v tomto prípade 3 moly H+.

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

Použitie vo volumetrickej analýze

-Aby sa znížili chyby, ktoré sa môžu vyskytnúť počas pôsobenia látok na váženie, v analytickej chémii sa uprednostňuje použitie látky s vyššou ekvivalentnou hmotnosťou. Napríklad pri hodnotení roztoku hydroxidu sodného s kyselinami rôznych ekvivalentných hmotností. Odporúča sa použitie kyseliny s vyššou ekvivalentnou hmotnosťou.

-Pri použití hmoty pevnej kyseliny, ktorá môže reagovať s hydroxidom sodným, máte možnosť vybrať si z troch tuhých kyselín: dihydrátu kyseliny šťaveľovej, kyseliny ftalátovej draselnej a hydrogénjodičnanu draselného s ekvivalentnými hmotnosťami. 63,04 g / ekv., 204,22 g / ekv. a 389 g / ekv.

V tomto prípade sa uprednostňuje použitie peroxidu vodíka draselného pri hodnotení hydroxidu sodného, ​​pretože relatívna chyba, ktorá sa uskutočňuje pri vážení, je nižšia, keď má väčšiu ekvivalentnú hmotnosť..

Použitie v gravimetrickej analýze

Ekvivalentná hmotnosť je definovaná vlastným spôsobom v tejto technike na analýzu látok. Tu je hmotnosť zrazeniny, ktorá zodpovedá jednému gramu analytu. Toto je prvok alebo zlúčenina, ktorá je predmetom záujmu v štúdii alebo analýze, ktorá sa vykonáva.

V gravimetrii je bežné uvádzať výsledky analýz ako zlomok hmotnosti analytu, často vyjadrené v percentách.

Faktor ekvivalencie sa vysvetľuje ako numerický faktor, ktorým sa hmotnosť zrazeniny vynásobí, aby sa získala hmotnosť analytu, zvyčajne vyjadrená v gramoch..

Gravimetrické stanovenie niklu

Napríklad pri gravimetrickom stanovení niklu je zrazenina obsahujúca nikel bis (dimetylglyoxylát) s molárnou hmotnosťou 288,915 g / mol. Molárna hmotnosť niklu je 58,6934 g / mol.

Molárna hmotnosť zrazeniny medzi molárnou hmotnosťou niklu vedie k nasledujúcemu výsledku:

288,915 g.mol-1/ 58,6934 g.mol-1 = 4,9224. To znamená, že 4,9224 g zlúčeniny zodpovedá 1 g niklu; alebo inými slovami, 4,9224 g zrazeniny obsahuje 1 g niklu.

Faktor ekvivalencie sa vypočíta vydelením molárnej hmotnosti niklu molárnou hmotnosťou zrazeniny, ktorá ju obsahuje: 58,693 g.mol-1/ 288,915 g.mol-1 = 0.203151. To hovorí, že na gram zrazeniny obsahujúcej nikel je 0,203151 g niklu.

Použitie v polymérnej chémii

V chémii polymérov je ekvivalentnou hmotnosťou polymerizačného činidla hmotnosť polyméru, ktorá má ekvivalent reaktivity.

Je obzvlášť dôležité v prípade iónomeničových polymérov: jeden ekvivalent polyméru iónovej výmeny môže vymeniť jeden mól monocharónnych iónov; ale len polovica mol dvojitých nabitých iónov.

Obvykle sa vyjadruje reaktivita polyméru ako inverzná hodnota ekvivalentnej hmotnosti, ktorá je vyjadrená v jednotkách mmol / g alebo meq / g..

Ako ho vypočítať? Príklady

-Ekvivalentná hmotnosť chemického prvku

Získava sa vydelením jeho atómovej hmotnosti svojou valenciou:

Peq = Pa / v

Existujú prvky, ktoré majú len ekvivalentnú váhu a prvky, ktoré môžu mať 2 alebo viac.

Váha ekvivalentná vápniku

Atomová hmotnosť = 40 g / mol

Valencia = +2

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

20 g / ekv

Ekvivalentná hmotnosť hliníka

Atomová hmotnosť = 27 g / mol

Valencia = +3

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

9 g / ekv

Hmotnosť ekvivalentná niklu

Atomová hmotnosť = 58,71 g / mol

Valencia = +2 a +3

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

-Ekvivalentná hmotnosť oxidu

Jeden spôsob, ako vypočítať ekvivalentnú hmotnosť oxidu, je vydelením jeho molekulovej hmotnosti medzi produktom kovovej valencie kovovým dolným indexom..

Peq = Pm / V · S

Pm = molekulová hmotnosť oxidu.

V = demolácia kovov

S = kovový index

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

Ekvivalentná hmotnosť oxidu hlinitého (Al2O3)

Molekulová hmotnosť = Al (2 x 27 g / mol) + 0 (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 ďalší spôsob, ako tento problém vyriešiť 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-1

9 g / ekv

Na základe ekvivalentnej hmotnosti hliníka (9 g / eq) sa vypočíta, 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 je 6 ekvivalentov.

Z tohto dôvodu:

Peq Al2O3 = 102 g / 6 ekv

17 g / ekv

-Ekvivalentná hmotnosť podkladu

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

Ekvivalentná hmotnosť hydroxidu železitého, Fe (OH)2

Molekulová hmotnosť = 90 g / mol

OH číslo = 2

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

45 g / ekv

-Ekvivalentná hmotnosť kyseliny

Všeobecne sa získava vydelením jeho molekulovej hmotnosti počtom atómov vodíka, ktoré sa uvoľňujú alebo uvoľňujú. Avšak polyprotónové kyseliny môžu disociovať alebo uvoľňovať svoje H v rôznych formách, takže môžu mať viac ako ekvivalentnú hmotnosť.

Ekvivalentná hmotnosť kyseliny chlorovodíkovej, HCl

Ekvivalentná hmotnosť HCl = molekulová hmotnosť / číslo vodíka

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

36,5 g / ekv

Ekvivalentná hmotnosť kyseliny sírovej

Kyselina sírová (H2SW4) možno oddeliť dvomi spôsobmi:

H2SW4 => H+   +    HSO4-

H2SW4 => 2H+   +    SW42-

Keď uvoľníte H+ Vaša PE je:

Molekulová hmotnosť = 98 g / mol

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

98 g / peq

A keď uvoľní 2H+:

Molekulová hmotnosť = 98 g / mol

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

49 g / ekv

Z rovnakého dôvodu kyselina fosforečná (H3PO4) s molekulovou hmotnosťou 98 g / mol, môže mať až tri ekvivalentné hmotnosti: 98 g / ekv., 49 g / ekv. a 32,67 g / ekv..

-Ekvivalentná hmotnosť soli

A nakoniec, môžete vypočítať ekvivalentnú hmotnosť soli delením jeho molekulovej hmotnosti medzi produktom valencie kovu spodným indexom kovu..

PE = PM / V · S

Fe železitý sulfát2(SO4)3

Molekulová hmotnosť = 400 g / mol

Valencia = +3 eq / mol

Železný index = 2

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

66,67 g / ekv

referencie

  1. Deň, R. A. JR. A Underwood, A. L. Kvantitatívna analytická chémia. Preklad 5na Anglické vydanie. Editorial Prentice Hall Interamericana
  2. Anorganická chémia (N. D.). Stanovenie ekvivalentných hmotností oxidov. Zdroj: fullquimica.com
  3. Wikipedia. (2018). Ekvivalentná hmotnosť. Zdroj: en.wikipedia.org
  4. Redakcia Encyclopaedia Britannica. (26. septembra 2016). Ekvivalentná hmotnosť. Encyclopædia Britannica. Zdroj: britannica.com
  5. Ori, Jack. (30. apríl 2018). Ako vypočítať ekvivalentnú hmotnosť. Sciencing. Zdroj: sciencing.com
  6. Ekvivalentná hmotnosť kyseliny Časť 2: Titrácia neznámej vzorky kyseliny. (N. D.). Zdroj: faculty.uml.edu
  7. Bergstresser M. (2018). Ekvivalentná hmotnosť: Definícia a vzorec. Štúdia. Zdroj: study.com