Równoważne użycie wagi i jak ją obliczyć (z przykładami)



The równoważna masa (PE) substancji to taka, która uczestniczy w reakcji chemicznej i jest używana jako podstawa do miareczkowania. W zależności od rodzaju reakcji można ją zdefiniować w taki czy inny sposób.

W przypadku reakcji kwasowo-zasadowych PE jest masą substancji w gramach, która jest wymagana do dostarczenia lub reakcji z jednym molem H+ (1008 g); w przypadku reakcji redoks, w gramach substancji, która jest wymagana do dostarczenia lub reakcji z jednym molem elektronów.

W przypadku reakcji wytrącania lub tworzenia kompleksu, masa substancji, która jest wymagana do dostarczenia lub reakcji z jednym molem jednowartościowego kationu, 1/2 mola dwuwartościowego kationu, 1/3 mola trójwartościowego kationu , I tak dalej.

Chociaż na początku może się to wydawać nieco skomplikowane, niektóre substancje zawsze zachowują się chemicznie w ten sam sposób; dlatego nie jest trudno nauczyć się wartości PE podanych w przypadkach.

Indeks

  • 1 Pochodzenie równoważnej wagi
  • 2 zastosowania
    • 2.1 Zastosowanie w chemii ogólnej 
    • 2.2 Zastosowanie w analizie objętościowej
    • 2.3 Zastosowanie w analizie grawimetrycznej
    • 2.4 Zastosowania w chemii polimerów
  • 3 Jak to obliczyć? Przykłady
    • 3.1 - Równoważna waga pierwiastka chemicznego
    • 3.2 - Równoważna masa tlenku
    • 3.3 Równoważna masa podstawy
    • 3.4 - Równoważna masa kwasu
    • 3.5 - Równoważna waga soli
  • 4 odniesienia

Pochodzenie równoważnej wagi

John Dalton (1808) zaproponował równoważną masę wodoru jako jednostki masy. Pojawiła się jednak seria zastrzeżeń do tego podejścia. Na przykład wskazano, że większość pierwiastków nie reaguje bezpośrednio z wodorem, tworząc proste związki (XH).

Ponadto elementy o różnych stopniach utlenienia, na przykład nadmanganian, mają więcej niż równoważną masę. Utrudniło to przyjęcie równoważnej masy jako jednostki masy.

Prezentacja Dimitri Mendelejewa (1869) jego układu okresowego, w którym właściwości chemiczne pierwiastków były powiązane z uporządkowaną kolejnością ich mas atomowych, stanowiła silny argument tych, którzy sprzeciwiali się użyciu równoważnej masy jako jednostki masa.

Właściwie nie ma potrzeby używania terminu „ekwiwalent”, ponieważ wszelkie obliczenia stechiometryczne można wykonywać w kategoriach moli. Jednak ten termin jest często używany i nie należy go ignorować.

Dla wygody wprowadzono termin „ekwiwalent”: odpowiednik dowolnego kwasu reaguje z ekwiwalentem dowolnej zasady; Odpowiednik jakiegokolwiek środka utleniającego reaguje z odpowiednikiem dowolnego środka redukującego itp..

Używa

Zastosowanie w chemii ogólnej

Metale

Zastosowanie PE w pierwiastkach i związkach chemicznych zostało zastąpione przez wykorzystanie jego masy molowej. Głównym powodem jest istnienie pierwiastków i związków o masie większej niż równoważna.

Na przykład żelazo (Fe), element o masie atomowej 55,85 g / mol, ma dwie wartościowości: +2 i +3. Dlatego ma on dwie równoważne wagi: gdy pracuje z wartościowością +2, jego ciężar równoważny wynosi 27,93 g / równ. podczas gdy przy zastosowaniu wartościowości +3 jej ciężar równoważny wynosi 18,67 g / równ.

Oczywiście nie możemy mówić o istnieniu równoważnego ciężaru wiary, ale możemy wskazać na istnienie atomowej wagi wiary.

Kwasy

Kwas fosforowy ma masę cząsteczkową 98 g / mol. Ten kwas po dysocjacji w H+ + H2PO4-,  Ma równoważną masę 98 g / eq, ponieważ uwalnia 1 mol H+. Jeśli kwas fosforowy dysocjuje w H+ +  HPO42-, jego równoważna waga wynosi (98 g.mol-1) / (2eq / mol-1) = 49 g / równ. W tej dysocjacji H3PO4 uwalnia 2 mole H+.

Chociaż nie można go miareczkować w środowisku wodnym, H3PO4 może dysocjować w 3 H+  +   PO43-. W tym przypadku równoważna waga wynosi (98 g.mol-1) / (3 eq.mol-1) = 32,7 g / równ. H3PO4 dostawa w tym przypadku 3 mole H+.

Następnie kwas fosforowy ma do 3 równoważnych ciężarów. Nie jest to jednak odosobniony przypadek, na przykład kwas siarkowy ma dwie równoważne masy, a także kwas węglowy.

Użyj w analizie objętościowej

-Aby zmniejszyć błędy, które mogą zostać popełnione podczas działania substancji ważących, w chemii analitycznej preferowane jest stosowanie substancji o większej masie równoważnej. Na przykład przy ocenie roztworu wodorotlenku sodu z kwasami o różnych równoważnych masach. Zaleca się stosowanie kwasu o większej masie równoważnej.

-Przy stosowaniu masy stałego kwasu, który może reagować z wodorotlenkiem sodu, istnieje możliwość wyboru pomiędzy trzema stałymi kwasami: dwuwodzianem kwasu szczawiowego, kwasem ftalanowo-potasowym i wodorowęglanem potasu, odpowiednio o równoważnych masach 63,04 g / równ., 204,22 g / równ. i 389 g / równ.

W tym przypadku korzystne jest stosowanie nadtlenku wodoru potasu do oceny wodorotlenku sodu, ponieważ względny błąd, który powstaje podczas ważenia, jest niższy, gdy ma większy ciężar równoważny..

Użyj w analizie grawimetrycznej

Ciężar równoważny jest definiowany na swój sposób w tej technice do analizy substancji. Tutaj jest to masa osadu, która odpowiada jednemu gramowi analitu. Jest to element lub związek będący przedmiotem zainteresowania w badaniu lub analizie.

W grawimetrii powszechne jest przytaczanie wyników analiz jako części masy analitu, często wyrażonej w procentach.

Współczynnik równoważności jest wyjaśniony jako współczynnik liczbowy, przez który mnożona jest masa osadu w celu uzyskania masy analitu, zwykle wyrażonej w gramach.

Oznaczanie grawimetryczne niklu

Na przykład, w oznaczeniu grawimetrycznym niklu, osad zawierający go jest bis (dimetyloglioksylanem) niklu o masie molowej 288,915 g / mol. Masa molowa niklu wynosi 58,6934 g / mol.

Masa molowa osadu między masą molową niklu daje następujący wynik:

288,915 g.mol-1/ 58,6934 g.mol-1 = 4,9224. Oznacza to, że 4,9224 g związku stanowi 1 g niklu; lub innymi słowy 4,9224 g osadu zawiera 1 g niklu.

Współczynnik równoważności oblicza się dzieląc masę molową niklu przez masę molową osadu, który go zawiera: 58,693 g.mol-1/ 288,915 g.mol-1 = 0,203151. To mówi nam, że na gram osadu zawierającego nikiel jest 0,203151 g niklu.

Wykorzystuje w chemii polimerów

W chemii polimerów równoważną masą odczynnika polimeryzacyjnego jest masa polimeru, która ma odpowiednik reaktywności.

Jest to szczególnie ważne w przypadku polimerów jonowymiennych: jeden równoważnik polimeru jonowymiennego może wymieniać jeden mol jonów monochromatycznych; ale tylko pół mola podwójnie naładowanych jonów.

Zwykle wyraża się reaktywność polimeru jako odwrotność masy równoważnej, która jest wyrażona w jednostkach mmol / g lub meq / g.

Jak to obliczyć? Przykłady

-Równoważna waga pierwiastka chemicznego

Uzyskuje się go przez podzielenie jego masy atomowej przez jego wartościowość:

Peq = Pa / v

Istnieją elementy, które mają tylko równoważną wagę i elementy, które mogą mieć 2 lub więcej.

Masa równoważnika wapnia

Masa atomowa = 40 g / mol

Valencia = +2

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

20 g / równ

Równoważna masa aluminium

Masa atomowa = 27 g / mol

Valencia = +3

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

9 g / równ

Waga równoważnika niklu

Masa atomowa = 58,71 g / mol

Valencia = +2 i +3

Nikiel ma dwie równoważne wagi odpowiadające, kiedy reaguje z wartościowością +2 i kiedy reaguje z wartościowością +3.

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

29,35 g / równ

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

19,57 g / równ

-Równoważna masa tlenku

Jednym ze sposobów obliczenia równoważnej masy tlenku jest podzielenie jego masy cząsteczkowej między iloczynem wartościowości metalu za pomocą metalowego indeksu.

Peq = Pm / V · S

Pm = masa cząsteczkowa tlenku.

V = wyburzenie metalu

S = metalowy indeks dolny

Produkt V · S jest określany jako całkowity lub netto ładunek kationu.

Równoważna masa tlenku glinu (Al2O3)

Masa cząsteczkowa = 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 / równ

Istnieje inny sposób rozwiązania tego problemu w oparciu o stechiometrię. W 102 g tlenku glinu znajduje się 54 g aluminium i 48 g tlenu.

Peq del Al = masa atomowa / Walencja

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

9 g / równ

Na podstawie równoważnej masy aluminium (9 g / równ.) Oblicza się, że w 54 g aluminium występuje 6 równoważników aluminium.

Następnie z właściwości równoważników: 6 równoważników glinu będzie reagować z 6 równoważnikami tlenu, dając 6 równoważników tlenku glinu.

W 102 g. tlenku glinu ma 6 równoważników.

Dlatego:

Peq Al2O3 = 102 g / 6 równ

17 g / równ

-Równoważna waga podstawy

Ciężar równoważny otrzymuje się przez podzielenie jego masy cząsteczkowej przez liczbę grup oksyhydrylowych (OH).

Równoważna masa wodorotlenku żelazawego, Fe (OH)2

Masa cząsteczkowa = 90 g / mol

Liczba OH = 2

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

45 g / równ

-Równoważna masa kwasu

Na ogół otrzymuje się go przez podzielenie jego masy cząsteczkowej przez liczbę wodoru, który daje lub uwalnia. Jednak kwasy poliprotonowe mogą dysocjować lub uwalniać H w różnych postaciach, dzięki czemu mogą mieć więcej niż równoważną masę.

Równoważna masa kwasu chlorowodorowego, HCl

Masa równoważna HCl = masa cząsteczkowa / liczba atomów wodoru

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

36,5 g / równ

Równoważna masa kwasu siarkowego

Kwas siarkowy (H2TAK4) można rozdzielić na dwa sposoby:

H2TAK4 => H+   +    HSO4-

H2TAK4 => 2 H+   +    TAK42-

Po zwolnieniu H+ Twój PE to:

Masa cząsteczkowa = 98 g / mol

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

98 g / peq

A kiedy wyda 2H+:

Masa cząsteczkowa = 98 g / mol

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

49 g / równ

Z tego samego powodu kwas fosforowy (H3PO4) o masie cząsteczkowej 98 g / mol, może mieć do trzech równoważnych wag: 98 g / eq, 49 g / eq i 32,67 g / eq.

-Równoważna waga soli

Na koniec można obliczyć równoważną masę soli, dzieląc jej ciężar cząsteczkowy między iloczynem wartościowości metalu przez indeks dolny metalu.

PE = PM / V · S

Fe siarczan żelazowy2(TAK4)3

Masa cząsteczkowa = 400 g / mol

Walencja żelaza = +3 eq / mol

Żelazny indeks = 2

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

66,67 g / równ

Referencje

  1. Dzień, R. A. JR. I Underwood, A. L. Quantitative Analytical Chemistry. Tłumaczenie 5a Wydanie angielskie. Redakcja Prentice Hall Interamericana
  2. Chemia nieorganiczna (s.f.). Oznaczanie równoważnych mas tlenków. Źródło: fullquimica.com
  3. Wikipedia. (2018). Równoważna waga. Źródło: en.wikipedia.org
  4. Redakcja Encyclopaedia Britannica. (26 września 2016 r.). Równoważna waga. Encyclopædia Britannica. Źródło: britannica.com
  5. Ori, Jack. (30 kwietnia 2018). Jak obliczyć wagę równoważną. Nauka. Źródło: sciencing.com
  6. Równoważna waga kwaśnej części 2: Miareczkowanie nieznanej próbki kwasu. (s.f.). Źródło: faculty.uml.edu
  7. Bergstresser M. (2018). Równoważna waga: definicja i formuła. Studiować Źródło: study.com