Эквиваленты простых и сложных веществ

Химический факультет

Кафедра неорганической химии

“Основные понятия и законы химии ”

Методическое пособие по неорганической химии для студентов 1-го курса

Химического факультета

Барнаул 2010

Эквиваленты простых и сложных веществ

Эквивалент – это реальная или условная частица вещества, которая в кислотно-основной реакции эквивалентна одному иону водорода или в окислительно-восстановительной реакции эквивалентна одному электрону. Единица количества эквивалента – моль. Например, в кислотно-основной реакции

3H₂SO₄ + 2Al(OH)₃ Al₂(SO₄)₃ + 6 H₂O

шести ионам водорода (в трех реагирующих частицах H₂SO₄) соответствуют две частицы Al(OH)₃, следовательно, одному иону водорода эквивалентна одна треть частицы Al(OH)₃, т. е. 1 эквивалент Al(OH)₃ равен 1/3 Al(OH)₃. В реакции окисления-восстановления с участием перманганат-ионов, происходящей в кислой среде

MnO₄^- + 8H⁺ + 5e^- Mn²⁺ + 4H₂O

один эквивалент MnO₄^- равен 1/5 этого иона. Числа 1/3 и 1/5 (в этих примерах) называют фактором эквивалентности, его обозначают f_экв.

Масса одного эквивалента вещества М_экв равна

M_экв = f_экв∙M (М – молярная масса).

Для определения эквивалента достаточно знать состав соединения данного элемента и его валентность. По существу, эквивалент – это выраженная в углеродных единицах масса вещества, приходящаяся на одну проявленную валентность или основность (кислотность):

М_экв = А/n, М_экв = М/n,

где Э – химический эквивалент; А – атомная масса элемента; М – молекулярная масса кислоты (основания); n – валентность в первой формуле, основность (кислотность) – во второй.

Закон эквивалентов – основная работа немецкого химика Иеремии Вениамина Рихтера (1793 г.); формулируется ученым таким образом: все вещества реагируют в эквивалентных отношениях.

Математическое выражение закона имеет вид:

m_A / m_B = M_Э(А) / M_Э(В) ,

где m_A , m_B – массы взаимодействующих веществ А и В; M_Э(А) , M_Э(В) - эквивалентные массы этих веществ. Либо для случая, когда одно или оба вещества находятся в газообразном состоянии:

m_A / V_B = M_Э(А) / V_Э(В); V_А/ V_B = V_Э(А) / V_Э(B) ,

где V_А, V_B – объемы взаимодействующих веществ А и В; V_Э(А), V_Э(B) – эквивалентные объемы этих веществ (л/моль).

Пример 1. Определите эквивалентное количество хлорида бария (моль), участвующее в обменной реакции с серной кислотой (образуется сульфат бария), если в реакцию вступило 0,125 моль H₂SO₄.

Решение:

n_Э(B) = ? H₂SO₄ + BaCl₂ = BaSO₄ + 2HCl

n_A = 0,125 моль SO₄^2- + Ba²⁺ = BaSO₄

z_A = 2 n_Э(В) = n_Э(А) = 2∙0,125 = 0,25 моль.

Ответ. Эквивалентное количество хлорида бария, участвующее в данной реакции, равно 0,25 моль.

Пример 2. 0,304 г Mg вытеснили 0,0252 г Н. Вычислить эквивалентную массу магния.

Решение

М_Э(Mg) =? Mg + 2HCl = MgCl₂ + H₂

m_Mg = 0,304 г m_{M g}/ m_H = M_Э(Mg)/ M_Э(H)

m_H = 0,0252 г M_Э(Mg) = = = 12,16 г/моль

M_Э(Н) = 1,008 г/моль

Ответ. Эквивалентная масса магния равна 12,16 г/моль.

Пример 3. Кислородные соединения хрома содержат 48,0, 31,58 и 23,53 % кислорода. Каковы значения эквивалентных масс хрома в каждом отдельном соединении?

Решение

М_Э(Сr)1 =?

М_Э(Cr)2 =? M_Э(Cr)1 = = = 8,67 г/моль

М_Э(Cr)3 =? М_Э(Cr)2 = = 17,33 г/моль

_(О)1 = 48 % М_Э(Cr)3 = = 26,0 г/моль

= 31,58 %

= 23,53 %

М_Э(О) = 8 г/моль

Ответ. Значения эквивалентных масс хрома в каждом отдельном соединении равны 8,67, 17,33 и 26,0 г/моль.