Эквивалентная масса (молярная масса эквивалента вещества)
Эквивалентная масса (молярная масса эквивалента вещества) mэкв также является одной из важнейших характеристик вещества. По определению эквивалент вещества - это такое количество химического вещества, которая реагирует с 1 г водорода или вытесняет такое же количество водорода из его соединений. Величина mэкв определяется или экспериментально, или, чаще всего, исходя из химической формулы вещества и его принадлежности к тому или иному классу химических соединений (мы будем рассматривать только неорганические соединения)
mэкв(оксида) = М оксида / (число атомов кислорода·2);
mэкв(основания) = М основания / кислотность основания;
mэкв(кислоты) = М кислоты / основность кислоты;
mэкв(соли) = М соли / (число атомов металла·валентность металла).
Можно отметить, что в большинстве случаев кислотность основания равна числу гидроксильных групп в формуле основания, а основность кислоты равна числу атомов водорода в формуле кислоты.
Например: mэкв(Fe2O3) = М(Fe2O3)/(3·2) = 160/6 = 26,7 г/моль;
mэкв (H2SO4) = M(H2SO4)/2 = 98/2 = 49 г/моль;
mэкв [Ca(OH)2] = M(Ca(OH)2)/2 = 74/2 = 37 г/моль;
mэкв [Al2(SO4)3]= M[Al2(SO4)3] = 342/2 = 171 г/моль;
Эквивалентные массы веществ используют для количественных расчетов при химических взаимодействиях между веществами. Огромным преимуществом при этом является то, что для этого не нужно использовать уравнение химической реакции (которое во многих случаях написать затруднительно), нужно только знать, что данные химические вещества взаимодействуют между собой или вещество является продуктом химической реакции.
Для количественных расчетов используется закон эквивалентов: массы реагирующих и образующихся веществ относятся друг к другу, как их эквивалентные массы.
Математическое выражение закона эквивалентов имеет следующий вид: m1 / m2 = Мэкв(1)/Мэкв(2) (1.2)
где: m1 и m2 – массы реагирующих или образующихся веществ, г.
Мэкв(1)) и Мэкв(2) – эквивалентные массы этих веществ, г/моль.
Пример: определить массу соды (карбоната натрия) Na2CO3, необходимую для полной нейтрализации 1,96 кг серной кислоты H2SO4.
Решение: Воспользуемся законом эквивалентов: m(Na2CO3)/m(H2SO4) = Mэкв(Na2CO3)/Mэкв(H2SO4)
Определяем эквивалентные массы веществ, исходя из их химических формул:
m (Na2CO3) = 106 /(2·1) = 53 г/моль; Mэкв(H2SO4) = 98/2·1 = 49 г/моль.
Тогда: Х / 1,96кг = 53 г/моль / 49 г/моль, и Х = 2,12 кг.
Ответ: 2,12 кг.
Газовые законы химии
Объединенный газовый закон - объединение трех независимых частных газовых законов: Гей-Люссака, Шарля, Бойля-Мариотта, уравнение, которое можно записать так: P1V1 / T1 = P2V2 / T2
И, наоборот, из объединенного газового закона при P = const (P1 = P2) можно получить Уравнение Клайперона-Менделеева: Если записать объединенный газовый закон для любой массы любого газа, то получается уравнение Клайперона-Менделеева: pV= (m / M) RT
где m - масса газа, г;
M - молекулярная масса г/моль;
p – давление, Па;
V – объем, м3;
T - абсолютная температура, К;
R - универсальная газовая постоянная (8,314 Дж/(моль • К) или 0,082 л атм/(моль • К)).
Пример. Какой объем займет при температуре 17°C и давлении 250 кПа оксид углерода (II) массой 84 г?
Решение. Количество моль CO равно:n(CO) = m(CO) / M(CO) = 84 / 28 = 3 моль,
Объем CO при н.у. составляет 3 • 22,4 л = 67,2 л
Из объединенного газового закона Бойля-Мариотта и Гей-Люссака:
(P • V) / T = (P0 • V0) / T0
Следует: V(CO) = (P0 • T • V0) / (P • T0) = (101,3 • (273 + 17) • 67,2) / (250 • 273) = 28,93 л
Относительная плотность газов показывает, во сколько раз 1 моль одного газа тяжелее (или легче) 1 моля другого газа.
Средняя молекулярная масса смеси газов равна общей массе смеси, деленной на общее число молей:
Пример 1. Плотность некоторого газообразного вещества по водороду равна 17. Чему равна его плотность по воздуху (Мср.=29).
Решение. DH2 = Mв-ва / MH2 = Мв-ва / 2; Мв-ва= 2DH2 = 34; Dвозд = Mв-ва / Mвозд. ср = 34 / 29 = 1,17
Пример2.Определите плотность по воздуху смеси азота, аргона и углекислого газа, если массовые доли компонентов составляли 15, 50 и 35% соответственно.
Решение. Dсмеси(по воздуху) = Mсмеси / Mвозд. = Мсмеси / 29
Mсмеси = (15 • 28 + 50 • 40 + 35 • 44) / 100 = (420 + 2000 + 1540) / 100 = 39,6
Dсмеси(по воздуху) = Mсмеси / 29 = 39,6 / 29 = 1,37