Определение факторов эквивалентности веществ

Для определения фактора эквивалентности необходимо учитывать прежде всего тип химической реакции.

§ В кислотно-основной реакции надо определить, какая доля частицы (иона или молекулы) соответствует 1 иону Н⁺ (или 1 иону ОН^-). Например, в реакции

H₃PO₄ + 2NaOH = Na₂HPO₄ + 2H₂O

f_экв(H₃PO₄) = , поскольку в 1 молекуле H₃PO₄ замещается 2 иона Н⁺, следовательно, часть молекулы H₃PO₄ отдает 1 ион Н⁺.

§ В окислительно-восстановительной реакции надо определить, какая доля частицы (иона или молекулы) соответствует 1 электрону. Например, в реакции

f_экв(I₂) = , а f_экв(I^-) = 1, поскольку 1 молекула I₂ принимает 2 электрона, а каждый ион I^- отдает 1 электрон.

§ В реакциях комплексообразования и осаждения надо определить, какая доля частицы (иона или молекулы) соответствует 1 единице заряда. Например, в реакции

f_экв(Ba²⁺) = , поскольку на 1 ион Ba²⁺ приходится 2 единицы заряда, следовательно, на часть иона Ba²⁺ будет приходиться 1 единица заряда.

Особые случаи расчета фактора эквивалентности
в титриметрическом анализе

1. В комплексонометрии при использовании в качестве титранта раствора этилендиаминтетраацетата натрия (ЭДТА, комплексон III, трилон Б) факторы эквивалентности ионов металлов с зарядами +2, +3, +4 и самогó ЭДТА всегда равны , поскольку в любой из этих реакций ион металла реагирует с ЭДТА в отношении 1 : 1 и в результате протекания реакции выделяется 2 иона Н⁺:

Me²⁺ + H₂Y^2- = MeY^2- + 2Н⁺,

Me³⁺ + H₂Y^2- = MeY^- + 2Н⁺,

Me⁴⁺ + H₂Y^2- = MeY + 2Н⁺.

2. В более сложных случаях (многостадийный анализ, реакции с участием органических веществ и некоторые др.), когда возникают сомнения в правильности определения фактора эквивалентности вещества, лучше всего составить пропорцию с учетом стехиометрии реакции. Например, реакция протекает в соответствии с уравнением:

K₂Cr₂O₇ + 2BaCl₂ + H₂O = 2BaCrO₄¯ + 2KCl + 2HCl.

В этой реакции f_экв(Ba²⁺) = , поскольку на 1 ион Ba²⁺ приходится 2 единицы заряда.

Фактор эквивалентности K₂Cr₂O₇ в данной реакции определить сложно, так как в реакцию осаждения вступает дихромат, а осаждается хромат. Поэтому составим пропорцию:

1 моль K2Cr2O7 – х моль K2Cr2O7 –

2 моль BaCl2. моль BaCl2.

Решая ее, получаем х = . Следовательно, в данной реакции f_экв(K₂Cr₂O₇) = .

Способы титрования

Существует 3 способа титрования: прямое титрование, обратное титрование и титрование заместителя.

При прямом титровании определяемое вещество (Х) титруется раствором реагента (R) с точно известной концентрацией:

Х + R = Р.

Согласно закону эквивалентов,

.

При обратном титровании (титровании по остатку) к определяемому веществу (Х) добавляют заведомо избыточный, но точно отмеренный объем первого рабочего раствора (R₁) и дают реакции пройти до конца. Затем титруют не вступивший в реакцию с Х остаток рабочего раствора R₁ вторым рабочим раствором (R₂):

Х + R_{1 избыток} = Р₁ (до титрования),

R_{1 остаток} + R₂ = Р₂ (титрование).

Согласно закону эквивалентов,

n( R₂) = n( R_{1 остаток}),

n( X) = n( R_{1 избыток}) – n( R_{1 остаток}) = n( R_{1 избыток}) – n( R₂).

При титровании заместителя (титровании по замещению) к определяемому веществу (Х) добавляют неточно отмеренный избытоквспомогательного раствора (В) и дают реакции пройти до конца. Затем титруют продукт реакции Р₁ (заместитель) рабочим раствором R:

Х + В_{избыток} = Р₁ (до титрования),

Р₁ + R = Р₂ (титрование).

Согласно закону эквивалентов,

n( R) = n( Р₁) и n( Р₁) = n( Х) Þ n( X) = n( R).