Закон эквивалентов: все вещества реагируют в эквивалентных отношениях, то есть в количествах, пропорциональных их молярным массам эквивалентов.

Химический эквивалент – это условная частица, равноценная (которая соединяется или замещается) по химическому действию одной единице водорода в кислотно-основных реакциях или одному электрону в окислительно-восстановительных реакциях.

Эквивалент можно представить в виде фактора эквивалентности. В этом случае фактор эквивалентности записывается как коэффициент перед формулой частицы:

Э(х) = f_экв(х) х.

Фактор эквивалентностиf_экв (х) – это число, обозначающее какая доля условной формульной частицы реагирует с одним ионом водорода в данной кислотно-основной реакции или с одним электроном в данной окислительно-восстановительной реакции.

Фактор эквивалентности – это безразмерная величина, которая меньше, либо равна 1. Фактор эквивалентности рассчитывается для каждой реакции отдельно и равен :

для элемента х z равен валентностиэлемента;

для кислот, H_n⁺(KO)^n-z – число ионов водорода, замещающихся в данной реакции;

для оснований, Me^z+(OH)_z z – число ОН^--групп, вступающих в данную реакцию;

для солей, Me_n^z+(KO)_z^n- z – произведение числа катионов на заряд катиона;

для окислителей (восстановителей) z – числу электронов, которое принимает (отдает) одна формульная единица окислителя (восстановителя).

Молярная масса эквивалента вещества – масса одного моля эквивалента этого вещества, равна произведению молярной массы веществах на фактор эквивалентности

М(Э(х)) = М(х) f_экв (х), г/моль,

где М(х) – молярная масса вещества х,

f_экв (х) – фактор эквивалентности вещества х.

Молярная масса эквивалента определяется по конкретной химической формуле и зависит от того, в реакции какого типа участвует данное вещество. Следовательно, она изменяется в зависимости от конкретной химической реакции, в которой участвует данное вещество.

а) Молярная масса эквивалента элемента хсвязана с атомной массой элемента соотношением: М(Э(х)) = .

Для реакции: Zn + 2HCl = ZnCl₂ + H₂, молярная масса эквивалента цинка М(Э(Zn)) = = .

б) Молярная масса эквивалента кислоты H_n⁺(KO)^n-может быть вычислена как частное от деления молярной массы кислоты, на число ионов водорода замещающихся в данной реакции.

М(Э(H_n⁺(KO)^n-)) = М(H_n⁺(KO)^n-)∙ f_экв (H_n⁺(KO)^n-). М(Э(кислоты)) = М(кислоты) f_экв (кислоты).

Так, для реакций трехосновной фосфорной кислоты возможны несколько случаев взаимодействия (табл.1.2).

Таблица 1.2

Примеры расчета молярной массы эквивалента кислоты

№	Уравнение реакции	fэкв(Н3РО4)	М(Э(H3PO4)) = =М(H3PO4) ∙fэкв (H3PO4)
	H3PO4 + KOH = KH2PO4 + H2O
	Н3РО4 + 2КОН =К2НРО4+ 2Н2О	1/2	98/2
	Н3РО4 + 3КОН = К3РО4 + 3Н2О	1/3	98/3

Молярная масса эквивалента фосфорной кислоты рассчитанная по формулеМ(Э(H₃PO₄)) = М(H₃PO₄) ∙ f_экв (H₃PO₄),будет равна 98/1, 98/2 и 98/3 соответственно.

в) Молярная масса эквивалента основания Meⁿ⁺(OH)_nравна отношению молярной массы основания к числу ОН^–-групп, вступающих в данную реакцию.

М(Э(Me^z+(OH)_z)) = М(Me^z+(OH)_z) ∙ f_экв (Me^z+(OH)_z^-). М(Э(основания)) = М(основания) f_экв (основания)

г) Молярная масса эквивалента соли Me_n^m+(KO)_m^n-находится как отношение молярной массы соли к произведению числа катионов на заряд катиона.

М(Э(Me_n^z+(KO)_z^n-)) = М(Me_n^z+(KO)_z^n-) ∙ f_экв (Me_n^z+(KO)_z^n-). М(Э(соли)) = М(соли) f_экв (соли).

В окислительно-восстановительных реакциях молярная масса окислителя или восстановителя рассчитывается с учетом числа электронов, участвующих в процессе окисления или восстановления. например, с участием KMnO₄ в кислой среде перманганат-ион восстанавливается до Mn (II)

MnO + 8H⁺ + 5 = Mn⁺² + 4H₂O.

Поскольку в реакции участвуют 5 электронов, f_экв (KMnO₄) = 1/5, и тогда М(1/5 KMnO₄) = 1/5·158 = 31,6 г/моль.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.1. Что выражает химическая формула вещества?

1.2. Какие оксиды называются кислотными, а какие основными? Приведите по 5 примеров.

1.3. Какие оксиды называются амфотерными? Приведите примеры.

1.4. Назовите вещества, состав которых представлен следующими формулами: P₂O₅, Na₂O, N₂O, Li₂O, SO₂, Cr₂O₃, CrO₃, H₂, O₂. Отметьте основные и кислотные оксиды.

1.5. Укажите, какие из следующих веществ относятся к классу оксидов: негашеная известь, фосфорный ангидрид, сероводород, сернистый газ, аммиак, серный ангидрид. Приведите формулы указанных сложных веществ.

1.6. Перечислите ряд общих свойств, присущих типичным общеизвестным солям.

1.7. Приведите примеры 10 солей, в том числе кислых и основных. Назовите эти соли. В чем заключается различие между кислыми и основными солями?

1.8.. Что называется эквивалентом элемента, эквивалентом сложного вещества, молярной массой эквивалента?

1.9. Сформулируйте закон эквивалентов.

1.10. Определите молярную массу эквивалента следующих элементов:

а) серебра, если известно, что при нагревании его оксида до полного разложения масса оксида уменьшилась на 6,9 %;

б) свинца, если при нагревании 1,036 г его в токе кислорода получено 1,116 г оксида;

в)натрия и серы, если известно, что 2,3 г натрия непосредственно реагируют с 1,6 г серы и с 3,55 г хлора; молярную массу эквивалента хлора принять равной 35,5 г.

1.11. Определите молярную массу эквивалента металла в следующих соединениях: Mn₂O₇, Mg₂P₂O₇, Ba(OH)₂, Al₂(SO₄)₃, Ag₂O, Ca₃(PO₄)₂.

1.12. Как изменяются окислительные свойства кислот хлора в ряду HClO, HClO₂, HClO₃, HClO₄? Укажите причину этой закономерности.

СТРОЕНИЕ АТОМА