EKVIVALENTNA TEŽINA: KORISTI I KAKO IZRAČUNATI (S PRIMJERIMA) - KEMIJA - 2026

Ekvivalentna masa (PE) tvari je onaj koji sudjeluje u kemijskoj reakciji, te se koristi kao temelj za titracije. Ovisno o vrsti reakcije, može se definirati na jedan ili drugi način.

Za kiselo-bazne reakcije PE je masa tvari u gramovima potrebne za snabdijevanje ili reakciju s jednim molom H ⁺ (1.008 g); za redoks reakcije, masa tvari u gramima, koja je potrebna za opskrbu ili reakciju s jednim molom elektrona.

Izvor: Autor M.Minderhoud (Bijela pozadina Amada44), putem Wikimedia Commonsa

Za reakcije oborina ili složenih reakcija, težina tvari koja je potrebna za opskrbu ili reakciju jednim monovalentnim kationom, 1/2 mova dvovalentnog kationa, 1/3 mol trovalentnog kationa, I tako dalje.

Iako se u početku može činiti malo kompliciranim, neke se tvari uvijek kemijski ponašaju na isti način; stoga nije teško naučiti vrijednosti PE s obzirom na slučajeve.

Podrijetlo ekvivalentne težine

John Dalton (1808) predložio je ekvivalentnu masu vodika kao jedinicu mase. Međutim, pojavilo se nekoliko primjedbi na ovaj pristup. Primjerice, primijećeno je da većina elemenata nije izravno reagirala s vodikom, čime su nastali jednostavni spojevi (XH).

Nadalje, elementi s raznim oksidacijskim stanjima, na primjer permanganat, imaju više od jedne ekvivalentne težine. To je otežalo prihvatiti ekvivalentnu težinu kao jedinicu mase.

Izlaganje Dimitrija Mendeleeva (1869.) svoje periodične tablice, u kojoj su kemijska svojstva elemenata povezana s uređenim redoslijedom njihovih atomskih težina, predstavljao je snažan argument onih koji su se protivili korištenju ekvivalentne mase kao jedinice masa.

Zapravo, nema potrebe koristiti izraz "ekvivalent", budući da se bilo koji stehiometrijski proračun može obaviti u smislu molova. Međutim, ovaj se termin često koristi i ne treba ga zanemariti.

Radi praktičnosti uveden je termin "ekvivalent": ekvivalent bilo koje kiseline reagira s ekvivalentom bilo koje baze; jedan ekvivalent bilo kojeg oksidacijskog sredstva reagira s jednim ekvivalentom bilo kojeg reducirajućeg agensa itd.

Prijave

Upotreba u općoj kemiji

metali

Uporaba PE u elementima i kemijskim spojevima zamijenjena je uporabom njegove molarne mase. Glavni razlog je postojanje elemenata i spojeva veće težine.

Na primjer, željezo (Fe), element s atomskom masom od 55,85 g / mol, ima dvije valencije: +2 i +3. Dakle, ima dvije ekvivalentne mase: kada djeluje s valentnošću +2, njegova ekvivalentna težina je 27,93 g / ekvivalenta; dok je kod upotrebe valencije +3 njegova ekvivalentna težina 18,67 g / ekv.

Naravno, nije moguće govoriti o postojanju ekvivalentne težine Fe, ali može se ukazati na postojanje atomske težine Fe.

kiseline

Fosforna kiselina ima molekulsku masu od 98 g / mol. Kada ova kiselina disocira u H ⁺ + H ₂ PO ₄ ^-, ima ekvivalentnu težinu od 98 g / eq, budući da oslobađa 1 mola H ⁺. Ako se fosforna kiselina disocira na H ⁺ + HPO ₄ ^2–, njena ekvivalentna težina je (98 g.mol ^-1) / (2eq / mol ^-1) = 49 g / ekv. U ovom disocijacije, H ₃ PO ₄ tisak 2 mola H ⁺.

Iako se ne može titrirati u vodenom mediju, H ₃ PO ₄ mogu razdvojiti u 3 H ⁺ + PO ₄ ^3-. U ovom slučaju, ekvivalentna težina je (98 g.mol ^-1) / (3 ekv.mol ^-1) = 32,7 g / ekv. H ₃ PO ₄ donosi u ovom slučaju 3 mola H ⁺.

Dakle, fosforna kiselina ima do 3 ekvivalentne težine. Ali to nije izoliran slučaj, pa primjerice sumporna kiselina ima dvije ekvivalentne mase, a ugljična kiselina također.

Upotreba u volumetrijskoj analizi

-Za smanjivanje pogrešaka koje mogu biti počinjene tijekom djelovanja vaganja tvari, u analitičkoj se kemiji preferira uporaba tvari veće ekvivalentne težine. Na primjer, pri titraciji otopine natrijevog hidroksida s kiselinama različitih ekvivalentnih težina. Preporučuje se upotreba kiseline s najvećom ekvivalentnom masom.

-U korištenju mase čvrste kiseline koja može reagirati s natrijevim hidroksidom, imate mogućnost izbora između tri čvrste kiseline: dihidrat oksalne kiseline, ftalat kalijeve kiseline i kalijev hidrogeniod, s jednakim težinama odnosno 63,04 g / ekvivalenta, 204,22 g / ekvivalenta i 389 g / ekv.

U ovom slučaju, preferira se upotreba kalijeve hidroksidat kiseline u titraciji natrijevog hidroksida, s obzirom da ima veću ekvivalentnu masu, relativna pogreška koja je napravljena pri vaganju je manja.

Upotreba u gravimetrijskoj analizi

U ovoj tehnici analize tvari na svoj način je definirana ekvivalentna težina. Ovdje je masa taloga koja odgovara jednom gramu analita. To je element ili spoj koji zanima u studiji ili analizi koja se provodi.

U gravimetriji je uobičajeno navesti rezultate analiza kao udio mase analita, često izražene u postocima.

Faktor ekvivalencije objašnjava se kao numerički faktor s kojim se masa taloga mora umnožiti da bi se dobila masa analita, obično izražena u gramima.

Gravimetrijsko određivanje nikla

Na primjer, pri gravimetrijskom određivanju nikla, talog koji ga sadrži je bis (nikl-dimetilglioksimat) s molarnom masom od 288,915 g / mol. Molarna masa nikla je 58,6934 g / mol.

Molarna masa taloga podijeljena s molarnom masom nikla daje sljedeći rezultat:

288.915 g.mol ^-1 / 58.6934 g.mol ^-1 = 4.9224. To znači da je 4,9224 g spoja jednako 1 g nikla; Ili drugim riječima, 4,9224 g taloga sadrži 1 g nikla.

Faktor ekvivalencije izračunava se dijeljenjem molarne mase nikla s molarnom masom taloga koji ga sadrži: 58.693 g.mol ^-1 / 288.915 g.mol ^-1 = 0.203151. Ovo nam govori da na gram taloga koji sadrži nikal sadrži 0,203151 g nikla.

Koristi se u polimernoj kemiji

U polimernoj kemiji ekvivalentna težina polimerizacijskog reagensa je masa polimera koja ima jedan ekvivalent reaktivnosti.

Posebno je važno u slučaju polimera za izmjenu iona: jedan ekvivalent polimera za ionsku izmjenu može zamijeniti jedan mol monopolnih iona; ali samo pola mola dvostruko nabijenih iona.

Uobičajeno je da se reaktivnost polimera izražava kao obrnuto ekvivalentne mase, koja je izražena u jedinicama mmol / g ili meq / g.

Kako to izračunati? Primjeri

-Ekvivalentna težina kemijskog elementa

Dobiva se dijeljenjem atomske težine na valentnost:

Peq = Pa / v

Postoje predmeti koji imaju samo jednu ekvivalentnu težinu i predmeti koji mogu imati 2 ili više.

Ekvivalentna težina kalcija

Atomska masa = 40 g / mol

Valencia = +2

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

20 g / ekv

Ekvivalentna težina aluminija

Atomska masa = 27 g / mol

Valencia = +3

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

9 g / ekv

Ekvivalentna težina nikla

Atomska masa = 58,71 g / mol

Valencia = +2 i +3

Nikal ima dvije ekvivalentne težine koje odgovaraju kada reagira s valentnošću +2 i kad reagira s valentnošću +3.

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

29,35 g / ekv

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

19,57 g / ekv

-Ekvivalentna težina oksida

Jedan od načina izračuna ekvivalentne težine oksida jest dijeljenje njegove molekulske težine na valentni proizvod metala i metalni pretpis.

Peq = Pm / V S

Pm = molekulska masa oksida.

V = valencija metala

S = metalni natpis

Proizvod V · S naziva se ukupnim ili neto nabojem kationa.

Ekvivalentna težina aluminij-oksida (Al

Molekularna težina = Al (2 x 27 g / mol) + 0 (3 x 16 g / mol)

102 g / mol

Valencia = +3

Pretplata = 2

Peq Al ₂ O ₃ = Pm / V S

Peq Al ₂ O ₃ -102 g.mol ^-1 / 3 eqmol ^-1. dva

17 g / ekv

Postoji još jedan način da se ovaj problem riješi na temelju stehiometrije. U 102 g aluminij-oksida nalazi se 54 grama aluminija i 48 grama kisika.

Peq del Al = Atomska težina / Valencia

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

9 g / ekv

Na temelju ekvivalentne mase aluminija (9 g / ekvivalenta) izračunava se da u 54 g aluminija ima 6 ekvivalenta aluminija.

Tada od svojstava ekvivalenta: 6 ekvivalenta aluminija reagira sa 6 ekvivalenta kisika dajući 6 ekvivalenta aluminij-oksida.

U 102 g. od aluminijskog oksida postoji 6 ekvivalenta.

Tako:

Mala od Al ₂ O ₃ = 102 g / 6 ekv

17 g / ekv

-Ekvivalentna težina baze

Ekvivalentna težina dobiva se dijeljenjem njegove molekulske mase s brojem oksihidrilnih skupina (OH).

Ekvivalentna težina željeznog hidroksida, Fe (OH)

Molekularna težina = 90 g / mol

OH broj = 2

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

45 g / ekv

-Ekvivalentna težina kiseline

Općenito, dobiva se dijeljenjem njegove molekulske mase s brojem vodika kojeg luči ili oslobađa. Međutim, polirotonske kiseline mogu disocirati ili otpustiti svoj H na različite načine, tako da mogu imati više od jedne ekvivalentne težine.

Ekvivalentna težina klorovodične kiseline, HCl

HCl ekvivalentna težina = molekulska masa / broj vodika

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

36,5 g / ekv

Ekvivalentna težina sumporne kiseline

Sumpornu kiselinu (H ₂ SO ₄) mogu razdvojiti na dva načina:

H ₂ SO ₄ => H ⁺ + HSO ₄ ^-

H ₂ SO ₄ => 2 H ⁺ + SO ₄ ^2-

Kada pusti H ^+, njegov PE je:

Molekularna težina = 98 g / mol

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

98 g / maleno

A kada pustite 2H ⁺:

Molekularna težina = 98 g / mol

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

49 g / ekv

Iz istog razloga, fosforne kiseline (H ₃ PO ₄) s molekulskom masom od 98 g / mol, može imati do tri ekvivalentne mase: 98 g / eq, 49 g / eq i 32.67 g / eq.

-Ekvivalentna težina soli

I na kraju, ekvivalentna težina soli može se izračunati dijeljenjem njene molekularne mase s proizvodom valencije metala s podpisom metala.

PE = PM / V S

Ferry Sulfate Fe

Molekularna težina = 400 g / mol

Valencija željeza = +3 eq / mol

Željezni podpis = 2

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

66,67 g / ekv

Reference

1. Dan, RA JR. I Underwood, AL Kvantitativna analitička kemija. Prijevod 5. ^na englesko izdanje. Uredništvo Prentice Hall Interamericana
2. Neorganska kemija. (SF). Određivanje ekvivalentne mase oksida. Oporavilo od: fullquimica.com
3. Wikipedia. (2018.). Ekvivalentna težina. Oporavilo sa: en.wikipedia.org
4. Urednici Encyclopaedia Britannica. (2016., 26. rujna). Ekvivalentna težina. Encyclopædia Britannica. Oporavilo od: britannica.com
5. Ori, Jack. (30. travnja 2018.). Kako izračunati ekvivalentnu težinu. Sciencing. Oporavilo od: sciaching.com
6. Ekvivalentna težina kiseline 2. dio: Titracija nepoznatog uzorka kiseline. (SF). Oporavak od: fakultet.uml.edu
7. Bergstresser M. (2018). Ekvivalentna težina: definicija i formula. Studija. Oporavilo od: study.com