Koristi se ekvivalentna težina i kako je izračunati (s primjerima)



ekvivalentna masa (PE) tvari je ona koja sudjeluje u kemijskoj reakciji i koristi se kao osnova za titraciju. Ovisno o vrsti reakcije, može se definirati na ovaj ili onaj način.

Za reakcije kiselina-baza, PE je masa tvari u gramima koja je potrebna za opskrbu ili reakciju s jednim molom H+ (1,008 g); za redoks reakcije, težina tvari u gramima potrebna za opskrbu ili reakciju s jednim molom elektrona.

Za reakcije taloženja ili stvaranja kompleksa, težina tvari koja je potrebna za napajanje ili reagiranje s jednim molom monovalentnog kationa, 1/2 mola dvovalentnog kationa, 1/3 mola trovalentnog kationa , I tako dalje.

Iako se isprva može činiti pomalo kompliciranim, neke se tvari uvijek ponašaju kemijski na isti način; prema tome, nije teško naučiti vrijednosti PE-a u slučajevima.

indeks

  • 1 Podrijetlo ekvivalentne mase
  • 2 Upotreba
    • 2.1 Uporaba u općoj kemiji 
    • 2.2 Primjena u volumetrijskoj analizi
    • 2.3. Primjena u gravimetrijskoj analizi
    • 2.4 Upotreba u kemiji polimera
  • 3 Kako ga izračunati? Primjeri
    • 3.1 - Ekvivalentna masa kemijskog elementa
    • 3.2 - Ekvivalentna masa oksida
    • 3.3 Ekvivalentna težina baze
    • 3.4 - Ekvivalentna masa kiseline
    • 3.5 - Ekvivalentna masa soli
  • 4 Reference

Podrijetlo ekvivalentne mase

John Dalton (1808) predložio je ekvivalentnu težinu vodika kao jedinicu mase. Međutim, pojavio se niz prigovora tom pristupu. Na primjer, istaknuto je da većina elemenata nije reagirala izravno s vodikom u obliku jednostavnih spojeva (XH).

Osim toga, elementi s različitim oksidacijskim stanjima, na primjer permanganat, imaju više od ekvivalentne težine. To je spriječilo prihvaćanje ekvivalentne težine kao jedinice mase.

Izlaganje Dimitrija Mendelejeva (1869) njegovog periodnog sustava, u kojem su kemijska svojstva elemenata bila povezana s uređenim redoslijedom njihovih atomskih težina, predstavljalo je snažan argument onima koji su prigovorili upotrebi ekvivalentne težine kao jedinice masa.

Zapravo, nema potrebe za korištenjem izraza "ekvivalent", budući da se bilo koji stehiometrijski izračun može izvesti u smislu molova. Međutim, taj se izraz često koristi i nije prikladno ignorirati ga.

Zbog praktičnosti, uveden je izraz "ekvivalent": ekvivalent bilo koje kiseline reagira s ekvivalentom bilo koje baze; Ekvivalent bilo kojeg oksidirajućeg sredstva reagira s ekvivalentom bilo kojeg reducirajućeg agensa, itd..

aplikacije

Primjena u općoj kemiji

metali

Upotreba PE u elementima i kemijskim spojevima zamijenjena je uporabom njezine molarne mase. Glavni razlog je postojanje elemenata i spojeva s više od ekvivalentne težine.

Na primjer, željezo (Fe), element s atomskom težinom od 55,85 g / mol, ima dvije valencije: +2 i +3. Dakle, ima dvije ekvivalentne težine: kada radi s valencijom +2, njena ekvivalentna težina je 27,93 g / eq; dok, kada se koristi valencija +3, njena ekvivalentna težina je 18,67 g / eq.

Naravno, ne možemo govoriti o postojanju ekvivalentne težine Vjere, ali možemo ukazati na postojanje atomske težine Vjere..

kiseline

Fosforna kiselina ima molekulsku masu od 98 g / mol. Ova kiselina kada je disocirana u H+ + H2PO4-,  Ima ekvivalentnu masu od 98 g / eq, jer oslobađa 1 mol H+. Ako se fosforna kiselina disocira u H+ +  HPO42-, njegova ekvivalentna masa je (98 g.mol-1) / (2eq / mol-1= 49 g / eq. U ovoj disocijaciji je H3PO4 oslobađa 2 mola H+.

Iako se ne može titrirati u vodenom mediju, H3PO4 može disocirati u 3 H+  +   PO43-. U ovom slučaju, ekvivalentna masa je (98 g.mol-1) / (3 eq.mol-1= 32,7 g / eq. H3PO4 isporuke u ovom slučaju 3 mola H+.

Zatim, fosforna kiselina ima do 3 ekvivalentne težine. Ali to nije izolirani slučaj, na primjer, sumporna kiselina ima dvije ekvivalentne težine i ugljična kiselina također predstavlja.

Koristiti u volumetrijskoj analizi

-Kako bi se smanjile pogreške koje mogu nastati tijekom djelovanja tvari za vaganje, u analitičkoj kemiji preferira se upotreba tvari veće ekvivalentne težine. Na primjer, u procjeni otopine natrijevog hidroksida s kiselinama različitih ekvivalentnih težina. Preporuča se upotreba kiseline veće ekvivalentne težine.

-U upotrebi mase krute kiseline koja može reagirati s natrijevim hidroksidom, možete odabrati između tri čvrste kiseline: oksidne kiseline dihidrata, kalijeve ftalatne kiseline i kalijevog hidrogenoidata, s ekvivalentnim masama od 63,04 g / eq, 204,22 g / eq i 389 g / eq.

U tom slučaju, poželjno je upotrijebiti kalijev hidrogen peroksid u procjeni natrijevog hidroksida, budući da je relativna pogreška koja se pravi pri vaganju niža kada ima veću ekvivalentnu masu..

Primjena u gravimetrijskoj analizi

Ekvivalentna težina definirana je na svoj način u ovoj tehnici za analizu tvari. Ovdje masa taloga odgovara jednom gramu analita. To je element ili spoj od interesa u studiji ili analizi koja se provodi.

U gravimetriji je uobičajeno navoditi rezultate analiza kao udio mase analita, često izražen kao postotak.

Faktor ekvivalencije objašnjava se kao brojčani faktor kojim se masa taloga množi kako bi se dobila masa analita, obično izražena u gramima..

Gravimetrijsko određivanje nikla

Primjerice, u gravimetrijskom određivanju nikla, precipitat koji ga sadrži je nikal bis (dimetilglioksilat) s molarnom masom od 288,915 g / mol. Molarna masa nikla je 58,6934 g / mol.

Molarna masa taloga između molarne mase 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, 4,99224 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. To nam govori da po gramu taloga koji sadrži nikal ima 0.203151 g nikla.

Koristi se u kemiji polimera

U kemiji polimera, ekvivalentna masa polimerizacijskog reagensa je masa polimera koja ima ekvivalent reaktivnosti.

To je posebno važno u slučaju ionsko-izmjenjivačkih polimera: jedan ekvivalent ionsko-izmjenjivačkog polimera može zamijeniti jedan mol mono-punjenih iona; ali samo pola mola dvostruko nabijenih iona.

Uobičajeno je izraziti reaktivnost polimera kao inverznu ekvivalentnu težinu, koja je izražena u jedinicama mmol / g ili meq / g.

Kako to izračunati? Primjeri

-Ekvivalentna težina kemijskog elementa

Dobiva se dijeljenjem njegove atomske mase s valencijom:

Peq = Pa / v

Postoje elementi koji imaju samo ekvivalentnu težinu i elemente koji mogu imati 2 ili više.

Ekvivalentna masa kalcija

Atomska masa = 40 g / mol

Valencia = +2

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

20 g / eq

Ekvivalentna težina aluminija

Atomska masa = 27 g / mol

Valencia = +3

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

9 g / eq

Ekvivalentna težina nikla

Atomska masa = 58,71 g / mol

Valencia = +2 i +3

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

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

29,35 g / eq

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

19,57 g / eq

-Ekvivalentna težina oksida

Jedan od načina za izračunavanje ekvivalentne težine oksida je dijeljenje njegove molekulske mase između produkta metalnog valenca pomoću metalnog indeksa.

Peq = Pm / V · S

Pm = molekulska masa oksida.

V = rušenje metala

S = indeks metala

Produkt VS je označen kao ukupni ili neto naboj kationa.

Ekvivalentna masa aluminijevog oksida (Al2O3)

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

102 g / mol

Valencia = +3

Podindeks = 2

Peq Al2O3 = Pm / V · S

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

17 g / eq

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

Peq del Al = Atomska težina / Valencia

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

9 g / eq

Na temelju ekvivalentne mase aluminija (9 g / eq) izračunato je da u 54 g aluminija ima 6 ekvivalenata aluminija.

Zatim iz svojstava ekvivalenata: 6 ekvivalenata aluminija reagira sa 6 ekvivalenata kisika da bi se dobilo 6 ekvivalenata aluminijevog oksida.

U 102 g. aluminijevog oksida ima 6 ekvivalenata.

Stoga:

Peq od Al2O3 = 102 g / 6 ekv

17 g / eq

-Ekvivalentna težina baze

Ekvivalentna masa dobiva se dijeljenjem njegove molekulske težine s brojem oksihidrilnih skupina (OH)..

Ekvivalentna masa željezovog hidroksida, Fe (OH)2

Molekulska masa = 90 g / mol

OH broj = 2

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

45 g / eq

-Ekvivalentna masa kiseline

Općenito, dobiva se dijeljenjem njegove molekularne težine s brojem vodika koji daje ili oslobađa. Međutim, poliprotonske kiseline mogu disocirati ili osloboditi svoj H u različitim oblicima, tako da mogu imati više od ekvivalentne težine.

Ekvivalentna masa klorovodične kiseline, HCl

Ekvivalentna masa HCl = molekulska masa / broj vodika

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

36,5 g / eq

Ekvivalentna masa sumporne kiseline

Sumporna kiselina (H2SW4) može se razdvojiti na dva načina:

H2SW4 => H+   +    tna4-

H2SW4 = 2 H+   +    SW42-

Kada otpustite H+ Vaš PE je:

Molekulska masa = 98 g / mol

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

98 g / peq

A kada otpusti 2H+:

Molekulska masa = 98 g / mol

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

49 g / eq

Iz istog razloga fosforna kiselina (H3PO4) molekularne težine 98 g / mol, može imati do tri ekvivalentne mase: 98 g / eq, 49 g / eq i 32,67 g / eq.

-Ekvivalentna težina soli

I konačno, možete izračunati ekvivalentnu težinu soli dijeljenjem njegove molekularne težine između produkta valencije metala indeksom metala.

PE = PM / V · S

Fe željezni sulfat2(SO4)3

Molekulska masa = 400 g / mol

Valencija željeza = +3 eq / mol

Indeks željeza = 2

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

66,67 g / eq

reference

  1. Day, R. A. JR. I Underwood, A.L. Kvantitativna analitička kemija. Prijevod 5u Englesko izdanje. Uredništvo Prentice Hall Interamericana
  2. Anorganska kemija (N. D.). Određivanje ekvivalentnih masa oksida. Preuzeto s: fullquimica.com
  3. Wikipedia. (2018.). Ekvivalentna težina. Preuzeto s: en.wikipedia.org
  4. Urednici Enciklopedije Britannica. (26. rujna 2016.) Ekvivalentna težina. Encyclopædia Britannica. Preuzeto s: britannica.com
  5. Ori, Jack. (30. travnja 2018.) Kako izračunati ekvivalentnu težinu. Sciencing. Preuzeto s: sciencing.com
  6. Ekvivalentna težina kiseline dio 2: titracija nepoznatog uzorka kiseline. (N. D.). Preuzeto s: faculty.uml.edu
  7. Bergstresser M. (2018). Odgovarajuća težina: definicija i formula. Studija. Preuzeto s: study.com