The ekvivalentní hmotnost (PE) látky je látka, která se účastní chemické reakce, a používá se jako základ pro titraci. V závislosti na typu reakce může být definována tak či onak.
U acidobazických reakcí je PE hmotnost látky v gramech potřebná k dodávání nebo reakci s jedním molem H+ (1,008 g); u redoxních reakcí hmotnost látky v gramech, která je potřebná pro dodávání nebo reakci s jedním molem elektronů.
U srážecích nebo komplexotvorných reakcí je hmotnost látky potřebná pro dodávání nebo reakci s jedním molem jednomocného kationtu, 1/2 molem dvojmocného kationtu, 1/3 molem trojmocného kationtu. A tak dále.
Ačkoli se to na první pohled může zdát trochu komplikované, některé látky se vždy chovají chemicky stejně; proto není obtížné naučit se hodnoty PE vzhledem k případům.
Rejstřík článků
John Dalton (1808) navrhl ekvivalentní hmotnost vodíku jako jednotku hmotnosti. Proti tomuto přístupu však vznikla řada námitek. Například bylo zjištěno, že většina prvků nereagovala přímo s vodíkem za vzniku jednoduchých sloučenin (XH)..
Dále mají prvky s různými oxidačními stavy, například manganistan, více než jednu ekvivalentní hmotnost. To ztěžovalo přijetí ekvivalentní hmotnosti jako jednotky hmotnosti..
Prezentace jeho periodické tabulky, kterou Dimitri Mendeleev (1869), ve kterém chemické vlastnosti prvků souvisely s uspořádaným řádem jejich atomových hmotností, představovala silný argument těch, kteří namítali proti použití ekvivalentní hmotnosti jako jednotky hmotnosti.
Ve skutečnosti není třeba používat výraz „ekvivalent“, protože jakýkoli stechiometrický výpočet lze provést pomocí molů. Tento termín se však často používá a neměl by být ignorován..
Pro usnadnění byl zaveden termín „ekvivalent“: ekvivalent jakékoli kyseliny reaguje s ekvivalentem jakékoli báze; jeden ekvivalent jakéhokoli oxidačního činidla reaguje s jedním ekvivalentem jakéhokoli redukčního činidla atd..
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 / ekv; zatímco při použití valence +3 je její ekvivalentní hmotnost 18,67 g / ekv.
Samozřejmě nelze hovořit o existenci ekvivalentní hmotnosti Fe, ale lze poukázat na existenci atomové hmotnosti Fe..
Kyselina fosforečná má molekulovou hmotnost 98 g / mol. Tato kyselina při disociaci na H+ + HdvaPO4-, má ekvivalentní hmotnost 98 g / ekv., protože uvolňuje 1 mol H+. Pokud se kyselina fosforečná disociuje na H+ + HPO4dva-, jeho ekvivalentní hmotnost je (98 g.mol-1) / (2 ekv. / Mol-1) = 49 g / ekv. V této disociaci H3PO4 uvolňuje 2 moly H+.
Ačkoli to není titrovatelné ve vodném médiu, H3PO4 může disociovat za 3 H+ + PO43-. V tomto případě je ekvivalentní hmotnost (98 g.mol-1) / (3 mol ekv.-1) = 32,7 g / ekv. H3PO4 dodává v tomto případě 3 moly H+.
Kyselina fosforečná má tedy až 3 ekvivalentní hmotnosti. Toto však není ojedinělý případ, takže například kyselina sírová má dvě ekvivalentní hmotnosti a také kyselina uhličitá.
-Aby se snížily chyby, které mohou vznikat během působení vážních látek, dává se v analytické chemii přednost použití látky s větší ekvivalentní hmotností. Například při titraci roztoku hydroxidu sodného kyselinami různých ekvivalentních hmotností. Doporučuje se použití kyseliny s nejvyšší ekvivalentní hmotností.
-Pokud používáte hmotu pevné kyseliny, která může reagovat s hydroxidem sodným, máte na výběr mezi třemi pevnými kyselinami: dihydrátem kyseliny šťavelové, ftalátem draselným a hydrogenjodičnanem draselným s ekvivalentními hmotnostmi 63,04 g / ekv., 204,22 g. / ekv. a 389 g / ekv.
V tomto případě je výhodné použít při titraci hydrogenuhličitanu draselného kyselinu, protože má větší ekvivalentní hmotnost a relativní chyba při jejím vážení je menší.
Ekvivalentní hmotnost je v této technice analýzy látek definována svým vlastním způsobem. Tady je hmotnost sraženiny, která odpovídá jednomu gramu analytu. Toto je prvek nebo sloučenina zájmu ve studii nebo analýze, 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 musí být hmotnost sraženiny vynásobena, aby se získala hmotnost analytu, obvykle vyjádřená v gramech..
Například při gravimetrickém stanovení niklu je sraženinou, která jej obsahuje, bis (dimetylglyoximát niklu) s molární hmotností 288,915 g / mol. Molární hmotnost niklu je 58,6934 g / mol.
Molární hmotnost sraženiny dělená molární hmotou niklu vede k následujícímu výsledku:
288 915 g.mol-1/ 58,6934 g.mol-1 = 4,9224. To znamená, že 4,9224 g sloučeniny odpovídá 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 jej obsahuje: 58,693 g.mol-1/ 288 915 g.mol-1 = 0,203151. To nám říká, že na gram sraženiny obsahující nikl připadá 0,203151 g niklu.
V polymerní chemii je ekvivalentní hmotností polymeračního činidla hmotnost polymeru, který má jeden ekvivalent reaktivity.
To je zvláště důležité v případě iontoměničových polymerů: jeden ekvivalent iontoměničového polymeru může vyměnit jeden mol mono-nabitých iontů; ale jen polovina molu dvojnásobně nabitých iontů.
Je běžné vyjádřit reaktivitu polymeru jako inverzní k ekvivalentní hmotnosti, která je vyjádřena v jednotkách mmol / g nebo meq / g.
Získává se dělením atomové hmotnosti jeho valencí:
Peq = Pa / v
Existují předměty, které mají pouze jednu ekvivalentní váhu, a předměty, které mohou mít 2 nebo více.
Atomová hmotnost = 40 g / mol
Valencie = +2
Peq = 40 g.mol-1/2eq.mol-1
20 g / ekv
Atomová hmotnost = 27 g / mol
Valencie = +3
Peq = 27 g.mol-1/ 3 ekv. Mol-1
9 g / ekv
Atomová hmotnost = 58,71 g / mol
Valencia = +2 a +3
Nikl má dvě ekvivalentní váhy odpovídající tomu, když 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. Mol-1
19,57 g / ekv
Jedním ze způsobů, jak vypočítat ekvivalentní hmotnost oxidu, je dělením jeho molekulové hmotnosti valenčním produktem kovu a dolním indexem kovu..
Peq = Pm / V S
Pm = molekulová hmotnost oxidu.
V = valence kovu
S = dolní index kovu
Produkt V S se nazývá celkový nebo čistý náboj kationtu.
Molekulová hmotnost = Al (2 x 27 g / mol) + O (3 x 16 g / mol)
102 g / mol
Valencie = +3
Dolní index = 2
Peq AldvaNEBO3 = Pm / V S
Peq AldvaNEBO3 = 102 g.mol-1/ 3 ekv-1. dva
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 / Valencie
27 g mol-1/ 3 ekv. Mol-1
9 g / ekv
Na základě ekvivalentní hmotnosti hliníku (9 g / ekv.) Se vypočítá, že v 54 g hliníku je 6 ekvivalentů hliníku.
Potom 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:
Al PeqdvaNEBO3 = 102 g / 6 ekv
17 g / ekv
Ekvivalentní hmotnost se získá dělením jeho molekulové hmotnosti počtem oxyhydrylových skupin (OH).
Molekulová hmotnost = 90 g / mol
OH číslo = 2
Malý Fe (OH)dva = 90 g.mol-1/ 2 ekv-1
45 g / ekv
Obecně se získává dělením jeho molekulové hmotnosti počtem vodíku, kterého se vzdá nebo uvolní. Polyrotonové kyseliny však mohou disociovat nebo uvolňovat své H různými způsoby, takže mohou mít více než jednu ekvivalentní hmotnost..
Ekvivalentní hmotnost HCl = molekulová hmotnost / počet vodíku
Malá HCl = g.mol-1/ 1 ekv. Mol-1
36,5 g / ekv
Kyselina sírová (HdvaSW4) lze oddělit dvěma způsoby:
HdvaSW4 => H+ + HSO4-
HdvaSW4 => 2 H+ + SW4dva-
Když uvolní H+ vaše PE je:
Molekulová hmotnost = 98 g / mol
Peq = 98 g.mol-1/ 1 ekv. Mol-1
98 g / malý
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 / ekv..
A konečně lze ekvivalentní hmotnost soli vypočítat vydělením její molekulové hmotnosti produktem valence kovu dolním indexem kovu..
PE = PM / V S
Molekulová hmotnost = 400 g / mol
Valence železa = +3 ekv. / Mol
Železný dolní index = 2
Peq = 400 g.mol-1/ 3 ekv. Mol-1 x 2
66,67 g / ekv
Zatím žádné komentáře