Unitatea de măsură a cantității de substanță este molară. Un mol este cantitatea de materie care conține atât de multe unități de formulă. câți atomi sunt conținute în 0,012 kg de izotop de carbon 12C. Numărul de atomi din 12 grame de carbon de 12C este egal cu Avogadro constant, NA = 6,0221 · 10 23 mol -1. Masa unui mol de substanță se numește masa molară. Unitatea de bază pentru măsurarea masei moleculare este kilogram pe mol (kg / mol) sau gram pe mol (g / mol). De exemplu, masa molară a acidului sulfuric este M (H2S04) = 98 g / mol. În plus față de unitățile de formulare din chimie, este folosit termenul echivalent. Conceptul de echivalent a apărut după lucrările lui Richter (1793), care au descoperit legea echivalentelor. În unele reacții chimice nu participă o întreagă unitate de formule, ci doar o parte din ea, numită echivalent.
1.1 Echivalent este o particulă reală sau condiționată a unei substanțe care corespunde unui ion de hidrogen în reacțiile acido-bazice sau de schimb ionic sau un electron în reacțiile redox. Echivalent este o cantitate fără dimensiuni. Echivalentul în ZB este mai mic decât particulele reale corespunzătoare și unitățile lor de formulă. Numărul ZB apelat sau numărul de număr echivalent ZB echivalență ≥ 1. Reciproca echivalentul a 1 / ZB numit factor de echivalență (f e) În general, pentru anumite substanțe (B) 1 / Z numit factor de echivalență și numărul Z de echivalență. Numărul de echivalențe indică câte substanțe chimice conțin o unitate de formulă. Echivalentul chimic nu este o constantă, depinde de valența (starea de oxidare) a elementului într-un compus dat. De exemplu, în compușii: HCI, H20, NH3 și CH4. echivalentul clorului va corespunde cu 1 atom, oxigenul - 1/2 atom, azot - 1/3 atom și respectiv carbon - 1/4 atom. Echivalent, ca particulă, poate fi caracterizat printr-o masă molară (volum molar) și o anumită cantitate de substanță ne.
1.2 Masa molară a echivalentului unei substanțe (M E) este cantitatea unei substanțe care se combină cu un mol de atomi de hidrogen (1d) sau înlocuiește aceeași cantitate în reacții, exprimată în grame / mol. Este definit ca fiind produsul din masa molară a unei substanțe printr-un factor de echivalență.
1.3 Un factor de echivalență pentru o substanță este un număr care indică ce fracție dintr-o particulă (atom, moleculă) a acestei substanțe este egală cu un ion de hidrogen H + în reacții de schimb sau la un electron în reacțiile de reducere a oxidării.
Echivalentul oricărei substanțe poate fi calculat prin formula: E = 1 # 8729; f E substanțe.
Introducerea termenului "echivalent" în chimie a făcut posibilă formularea legii echivalente. (Richter, 1793 Germania)
Legea echivalentelor: Masele substanțelor reactive sunt proporționale cu masele moleculare ale echivalenților lor.
Legea echivalentelor poate fi scrisă în următoarea formă:
; = n É = n ≤; n e este numărul de echivalenți,
M E este masa molară a echivalentului substanței, V E este volumul echivalent.
Pentru substanțele gazoase este convenabil să se utilizeze un volum echivalent.
1.5 Volum echivalent
Volumul echivalent (l / mol · eq, m 3 / mol · eqv) este volumul ocupat în condițiile date (P, T) cu un echivalent molar al substanței. Valorile cantitatea echivalentă de substanță în stare gazoasă, poate fi găsit știind că un mol de orice gaz ia în condiții standard (P0 = 760 torr = 101325 Pa T0 = 273 K) 22,4 litri. și volumul echivalent (V e) va ocupa Vm • f e din această substanță gazoasă. De exemplu, vom determina volumul echivalent de hidrogen. Deoarece un mol de hidrogen constă din doi moli de atomi de hidrogen, prin urmare, într-un mol de hidrogen există două echivalente de hidrogen; astfel volumul echivalent de hidrogen va fi egal cu 22,4 / 2 = 11,2 l / mol sau 11,2 x 10-3 m3 / mol.
2 g H2 → 22,4 L
1 g H2 → x L
x = 11,2 litri, adică Vequ (H) = 11,2 litri / mol
În mod similar, putem calcula volumul echivalent pentru oxigen, care va fi: V eqv (O2) = 5,6 l / mol.
1.6 Masa echivalentă și molară a echivalentului substanțelor simple și complexe.
Echivalentul unei substanțe complexe este o particulă reală sau condiționată a acestei substanțe care reacționează fără reziduuri cu un echivalent de hidrogen sau cu un echivalent al oricărei alte substanțe
Pentru a calcula masele molari echivalente de substanțe simple și complexe, se pot folosi formule staționare:
echivalent masa molara a unei substanțe simplă (elementul) (e m) este definit ca raportul dintre masa molară a atomilor săi (A) asupra valenței (starea de oxidare) a elementului (B) din compusul și se măsoară în grame / mol sau grame.
De exemplu, masa molară a echivalentului de sulf în SO2 și respectiv S03 este 32/4 = 8 grame / mol • eq și 32/6 = 5,33 grame / mol. Puteti exprima in grame.
Exemplul nr. 1. Se determină masa echivalentă și echivalentă a elementelor din compușii HF, H20, NH3. CH4.
Soluția. În acești compuși cu 1 mol de atomi de hidrogen, 1 mol de atomi de fluor, 1/2 mol de atomi de oxigen, 1/3 moli de atomi de azot și 1/4 moli de atomi de carbon sunt conectați.
În consecință, factorul de echivalență al fluorului, oxigenului, azotului și respectiv carbonului este 1 mol, 1/2 mol, 1/3 mol, 1/4 mol. Bazat pe masa molară a atomilor acestor elemente determină masa molară a echivalentelor de fluor de oxigen egal cu 19 - 16 • 1/2 = 8 g de azot - 14 * 1/3 = 4,67, carbonul - 12 • 1/4 = 3 g .
Pentru a determina masa molară a echivalentului, nu este necesar să se procedeze din legătură cu hidrogenul. Masa molară a echivalentului poate fi calculată din compoziția compusului acestui element cu oricare altă masă, masa molară a cărei echivalent este cunoscută.
Exemplul nr. 2. Se calculează masa molară a echivalentului metalului, știind că clorura sa conține 79,78% clor. Masa molară a echivalentului de clor este de 35,45 g / mol.
20,22 / Me e = 79,78 / 35,45 => Me m = 20,22 • 35,45 / 79,78 = 8,98 g. Masa molară a metalului echivalent este de 8,99 g.
Masele moleculare ale echivalenților compușilor chimici, precum și masele molare ale echivalenților de elemente pot avea valori variabile. Acest lucru este determinat de natura transformării substanțelor.
Masă moleculară a echivalentului de oxizi în reacții de schimb:
; ;
unde Moksida este masa molară a oxidului; n este numărul de atomi ai elementului;
B este valența (gradul de oxidare) a elementului.
Exemplul nr. 3. Determinați masele echivalente de oxizi de fier.
Masă moleculară a echivalentului acid în reacții de schimb:
;
unde acizii MC sunt masa molară a acidului; nn - (bazicitate), numărul de atomi de hidrogen conținut într-o moleculă de acid care poate fi înlocuită cu un metal.
Exemplul nr. 4. Determinați masa molară a echivalentului și a factorului de echivalență H3PO4 în următoarele reacții:
Soluția. Masa molară a H3P04 este de 98 g / mol. În reacția (1) Numărul nH de atomi de hidrogen în loc de metal, egal cu 3 (acid prezintă bazicitate egal cu trei), prin urmare, P04 H3 echivalent va fi o particulă noțional 1/3 moleculă H3 PO4. deoarece dacă o moleculă de H3P04 furnizează trei ioni H +. apoi un ion H + dă 1/3 din molecula H3P04. Pe de altă parte, reacția cu o moleculă de acid ortofosforic, alcaline dă 3 ioni OH. prin urmare, un ion OH este necesar să interacționeze cu 1/3 din molecula de acid. Echivalentul acidului este particula convențională 1 / 3H3P04. și echivalentul particulelor alcaline KOH, Me (H3PO4) = 98/3 = 32,7 g / mol • eq, f e (H3PO4) = 1
Prin urmare, în reacția (3), mn = 1, echivalentul H3P04 este 1 mol și masa echivalentă M E = 98/1 = 98 (g / mol).
Masă moleculară de echivalenți de bază în reacții de schimb:
;
unde baza este masa molară a bazei; non este numărul de grupări hidroxil din molecula de bază care pot fi înlocuite cu un reziduu acid (aciditate).
Exemplul nr. 5. Se determină masa molară a echivalentului și a factorului de echivalență Cu (OH) 2 în următoarele reacții:
Soluția. Masa molară de Cu (OH) 2 este de 97,5 g / mol. În reacția (1), numărul de grupe hidroxil este ne. (OH) 2 este egal cu 1/2 mol, iar masa molară a echivalentului lui M e Cu (OH) 2 = 97,5 / 2 = 48,75 (g / mol).
În reacția (2), numărul de grupe hidroxil este n. echivalentul Cu (OH) 2 este 1 mol și masa echivalentă a ESu (OH) 2 = 97,5 / 1 = 97,5 (g / mol).
Masă moleculară a echivalentului de sare de bază în reacții de schimb:
;
unde Msoli este masa molară a sării; - numărul de atomi de metal; - valența (starea de oxidare) a metalului.
Exemplul nr. 6. Se determină masa molară a echivalentului de sulfat de aluminiu.
Soluția. Masa molară a sulfatului de aluminiu Al (SO4) 3 este de 342 g / mol. În consecință, M este Al2 (SO4) 3 = 342 / (2 • 3) = 57 g / mol.
Ecuațiile de reducere a oxidării sunt determinate prin împărțirea masei moleculare la numărul de electroni care se îndreaptă spre reducere sau oxidare
;
unde MOx-Red este masa molară a oxidantului (agent reducător); ne este numărul de electroni care duc la oxidare (reducere).
Exemplul nr. 7. Care este masa echivalentă a permanganatului de potasiu ca oxidant, dacă această substanță este restabilită în cursul reacției:
1) la sulfat de mangan; 2) dioxidului de mangan; 3) manganat de potasiu?
Soluția. 1) Când KMnO4 este redus la MnSO4, gradul de oxidare a manganului va scădea de la +7 la +2, adică numărul de electroni care urmează să fie restaurat este de 5. În consecință,
2) Când KMnO4 este redus la MnO2, gradul de oxidare a manganului va scădea de la +7 la +4, i. E. numărul de electroni care urmează să fie recuperați este 3. Prin urmare,
3) Când KMnO4 este redus la K2 MnO4, gradul de oxidare a manganului va scădea de la +7 la +6, adică numărul de electroni care urmează să fie recuperați este 1. În consecință,
Pentru rezolvarea problemelor este convenabil să se utilizeze formule aditive, adică masa molară a echivalentului unei substanțe complexe este egală cu suma masei moleculare a echivalenților părților componente ale acesteia, de exemplu:
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: