Ekvivalentkaal kasutab ja kuidas seda arvutada (näidetega)

The samaväärne kaal (PE) on aine, mis osaleb keemilises reaktsioonis ja mida kasutatakse tiitrimise aluseks. Sõltuvalt reaktsiooni tüübist võib seda defineerida ühel või teisel viisil.

Happe-aluse reaktsioonide puhul on PE aine kogus, mis on vajalik ühe mooli H sisaldamiseks või reageerimiseks, grammides⁺ (1,008 g); redoksreaktsioonide puhul aine, mis on vajalik ühe mooli elektronide varustamiseks või reageerimiseks, mass grammides.

Sadestamise või kompleksse moodustumise reaktsioonide puhul aine, mis on vajalik ühe mooliga monovalentset katiooni, 1/2 mooli kahevalentset katiooni, 1/3 mooli kolmevalentset katiooni, varustamiseks või reageerimiseks. . Ja nii edasi.

Kuigi see võib tunduda alguses veidi keerulisem, käituvad mõned ained samamoodi keemiliselt; seepärast ei ole juhtumitest antud PE väärtuste õppimine keeruline.

Indeks

• 1 Samaväärse kaalu päritolu
• 2 Kasutamine
  • 2.1 Kasutamine üldises keemias 
  • 2.2 Kasutamine mahumõõtmisel
  • 2.3 Kasutamine gravimeetrilises analüüsis
  • 2.4 Kasutamine polümeeri keemias
• 3 Kuidas seda arvutada? Näited
  • 3.1 - keemilise elemendi ekvivalentne kaal
  • 3.2 - oksiidi ekvivalentne mass
  • 3.3 Aluse ekvivalentne kaal
  • 3.4 - happe ekvivalentkaal
  • 3.5 - soola ekvivalentne kaal
• 4 Viited

Samaväärse kaalu päritolu

John Dalton (1808) pakkus välja vesiniku ekvivalentkaalu massiühikuna. Sellele lähenemisviisile tekkis siiski mitmeid vastuväiteid. Näiteks märgiti, et enamik elemente ei reageerinud vesinikuga otseselt lihtühendite moodustamiseks (XH)..

Lisaks on mitmesuguste oksüdatsioonitingimustega elementidel, näiteks permanganaadil, rohkem kui ekvivalentkaal. See takistas ekvivalentkaalu vastuvõtmist massiühikuna.

Dimitri Mendeleevi (1869) ettekanne oma perioodilisest tabelist, milles elementide keemilised omadused olid seotud nende aatommasside järjekorras, moodustasid tugeva argumendi neile, kes olid vastu samaväärse kaalu kasutamisele. mass.

Tegelikult ei ole vaja kasutada mõistet "samaväärne", sest stöhhiomeetrilisi arvutusi saab teha moolide järgi. Seda mõistet kasutatakse siiski sageli ja seda ei ole mugav ignoreerida.

Mugavuse huvides lisati mõiste "ekvivalent": ekvivalent mis tahes happest reageerib ekvivalendiga mis tahes alusega; Mis tahes oksüdeeriva aine ekvivalent reageerib ekvivalendi mis tahes redutseerijaga jne..

Kasutamine

Kasutamine üldises keemias

Metallid

PE kasutamine elementides ja keemilistes ühendites on asendatud selle molaarmassiga. Peamine põhjus on elementide ja ühendite olemasolu, millel on rohkem kui võrdne kaal.

Näiteks raual (Fe), elemendiga, mille aatommass on 55,85 g / mol, on kaks valentsust: +2 ja +3. Seetõttu on sellel kaks võrdset kaalu: kui see töötab valentsiga +2, on selle ekvivalentkaal 27,93 g / eq; valentsi +3 kasutamisel on selle ekvivalentkaal 18,67 g / ekv.

Loomulikult ei saa me rääkida usu samaväärse kaalu olemasolust, kuid me võime juhtida tähelepanu usu aatommassile.

Happed

Fosforhappe molekulmass on 98 g / mol. See hape lahutati H⁺ + H₂PO₄^-,  Selle ekvivalentkaal on 98 g / ekv, kuna see vabastab 1 mooli H⁺. Kui fosforhape dissotsieerub H-s⁺ +  HPO₄^2-, selle ekvivalentkaal on (98 g^-1) / (2 ekv / mol^-1) = 49 g / ekv. Selles dissotsiatsioonis H₃PO₄ vabastab 2 mooli H⁺.

Kuigi see ei ole veekeskkonnas tiitritav, H₃PO₄ võib dissotsieeruda 3 H-s⁺  +   PO₄^3-. Sellisel juhul on ekvivalentkaal (98 g.mol^-1) / (3 eq.mol^-1) = 32,7 g / ekv. H₃PO₄ antud juhul 3 mooli H⁺.

Seejärel sisaldab fosforhape kuni 3 ekvivalentkaalu. Kuid see ei ole üksikjuhtum, näiteks väävelhappel on kaks võrdväärset kaalu ja ka süsinikhape.

Kasutamine mahumõõtmisel

-Kaalumisainete toimel tekkida võivate vigade vähendamiseks on analüütilises keemias eelistatud suurema ekvivalentkaaluga aine kasutamine. Näiteks naatriumhüdroksiidi lahuse hindamisel erinevate ekvivalentkaaludega hapetega. Soovitatav on kasutada suurema ekvivalentkaaluga hapet.

-Naatriumhüdroksiidiga reageeriva tahke happe massi kasutamisel on teil võimalus valida kolme tahke happe vahel: oksaalhappe dihüdraat, kaaliumftalaathape ja kaaliumvesinikodiodaat, mille ekvivalentkaal on vastavalt 63,04 g / ekv, 204,22 g / ekv ja 389 g / ekv.

Sellisel juhul on eelistatav kasutada naatriumhüdroksiidi hindamisel kaaliumvesinikperoksiidi, kuna kaalumisel saadud suhteline viga on väiksem, kui on suurem ekvivalentkaal..

Kasutada gravimeetrilises analüüsis

Samaväärne kaal on selles meetodis ainete analüüsimiseks määratletud omal moel. Siin on sademe mass, mis vastab ühele grammile analüütist. See on huvipakkuv element või uuring, mis on tehtud uuringus või analüüsis.

Gravimeetrias on tavaline, et analüüsitulemused viidatakse analüüdi massina, mida sageli väljendatakse protsentides..

Ekvivalentsustegurit selgitatakse numbrilise tegurina, millega sademe mass korrutatakse, et saada analüüdi mass, mida tavaliselt väljendatakse grammides..

Niklite gravimeetriline määramine

Näiteks nikli gravimeetrilisel määramisel on seda sisaldav sade nikli bis (dimetüülglüoksülaat) molaarmassiga 288,915 g / mol. Nikli molaarmass on 58,6934 g / mol.

Nikli molaarmassi vahelise sademe molaarmass annab järgmise tulemuse: \ t

288,915 g.mol^-1/ 58,6934 g.mol^-1 = 4,9224. See tähendab, et 4,9224 g ühendit võrdub 1 g nikkeliga; Teisisõnu sisaldab 4,9224 g sadet 1 g niklit.

Ekvivalentsustegur arvutatakse, jagades nikli molaarmassi selle sisaldava sademe molaarmassiga: 58,693 g.mol.^-1/ 288,915 g.mol^-1 = 0,203151. See ütleb meile, et niklit sisaldava sademe grammi kohta on 0,203151 g niklit.

Kasutamine polümeeri keemias

Polümeeride keemia puhul on polümerisatsioonireagendi ekvivalentne mass polümeeri mass, millel on samaväärne reaktiivsus.

See on eriti oluline ioonivahetuspolümeeride puhul: üks ekvivalent ioonivahetuspolümeerist võib vahetada ühe mooli monokaadseid ioone; kuid ainult pool mooli topeltlaetud ioone.

Tavaliselt ekspresseeritakse polümeeri reaktiivsust ekvivalentkaaluna, mida väljendatakse mmol / g või meq / g ühikutes..

Kuidas seda arvutada? Näited

-Keemilise elemendi ekvivalentne kaal

See saadakse selle aatommassi jagamisel valentsiga:

Peq = Pa / v

On elemente, millel on ainult võrdne kaal ja elemendid, mis võivad sisaldada 2 või rohkem.

Kaltsiumi ekvivalentkaal

Aatomimass = 40 g / mol

Valencia = +2

Peq = 40 g^-1/2eq.mol^-1

20 g / ekv

Alumiiniumi ekvivalentkaal

Aatomimass = 27 g / mol

Valencia = +3

Peq = 27 g^-1/ 3 eq.mol^-1

9 g / ekv

Nikli ekvivalentkaal

Aatomkaal = 58,71 g / mol

Valencia = +2 ja +3

Nikkelil on kaks ekvivalentset kaalu, mis vastavad valentsile +2 reageerimisel ja kui see reageerib valentsiga +3.

Peq = 58,71 g^-1/ 2 eq.mol^-1

29,35 g / ekv

Peq = 58,71 g^-1/ 3 eq.mol^-1

19,57 g / ekv

-Oksiidi ekvivalentne mass

Üks viis oksiidi ekvivalentkaalu arvutamiseks on selle molekulmassi jagamine metalli valentsi toote vahel metallist alamindeksiga.

Peq = Pm / V · S

Pm = oksiidi molekulmass.

V = metalli lammutamine

S = metalliindeks

Toodet V · S nimetatakse katiooni koguvõimsuseks.

Alumiiniumoksiidi ekvivalentkaal (Al₂O₃)

Molekulmass = Al (2 x 27 g / mol) + O (3 x 16 g / mol)

102 g / mol

Valencia = +3

Subindex = 2

Peq Al₂O₃ = Pm / V · S

Peq Al₂O₃ = 102 g^-1/ 3 eqmol^-1. 2

17 g / ekv

On veel üks viis selle probleemi lahendamiseks stöhhiomeetria põhjal. 102 g alumiiniumoksiidi on 54 grammi alumiiniumi ja 48 grammi hapnikku.

Peq del Al = aatomi kaal / Valencia

27 g.mol^-1/ 3 eq.mol^-1

9 g / ekv

Arvestades alumiiniumi ekvivalentkaalu (9 g / ekv) põhjal, on arvutatud, et 54 g alumiiniumist on 6 ekvivalenti alumiiniumi..

Seejärel vastab ekvivalentide omadustest: 6 ekvivalenti alumiiniumi reageerib 6 ekvivalendi hapnikuga, et saada 6 ekvivalenti alumiiniumoksiidi..

102 g. alumiiniumoksiid on 6 ekvivalenti.

Seetõttu:

Peq of Al₂O₃ = 102 g / 6 ekv

17 g / ekv

-Aluse ekvivalentne kaal

Ekvivalentkaal saadakse selle molekulmassi jagamisel oksühüdrüülrühmade (OH) arvuga..

Raudhüdroksiidi, Fe (OH) ekvivalentne mass₂

Molekulmass = 90 g / mol

OH arv = 2

Peq Fe (OH)₂ = 90 g^-1/ 2 eq.mol^-1

45 g / ekv

-Happe ekvivalentne kaal

Üldiselt saadakse see selle molekulmassi jagamisel vesiniku arvuga, mis annab või vabastab. Siiski võivad polüprotoonsed happed eraldada või vabastada oma H-i erinevates vormides, nii et neil võib olla rohkem kui ekvivalentkaal.

Soolhappe, HCl, ekvivalentne mass

Ekvivalentkaal HCl = molekulmass / vesiniku number

Peq HCl = g.mol^-1/ 1 eq.mol^-1

36,5 g / ekv

Väävelhappe ekvivalentne mass

Väävelhape (H₂SO₄) võib lahutada kahel viisil:

H₂SO₄ => H⁺   +    HSO₄^-

H₂SO₄ => 2 H⁺   +    SO₄^2-

Kui vabastate H-i⁺ Teie PE on:

Molekulmass = 98 g / mol

Peq = 98 g^-1/ 1 eq.mol^-1

98 g / peq

Ja kui ta 2H vabastab⁺:

Molekulmass = 98 g / mol

Peq = 98 g^-1/ 2 eq.mol^-1

49 g / ekv

Samal põhjusel fosforhape (H₃PO₄) molekulmassiga 98 g / mol, võib sisaldada kuni kolme ekvivalentkaalu: 98 g / ekv, 49 g / ekv ja 32,67 g / eq.

-Soola ekvivalentne kaal

Ja lõpuks, saate arvutada soola ekvivalentkaalu, jagades selle molekulmassi metalli valentsitoode metalli alaindeksiga..

PE = PM / V · S

Fe ferriumsulfaat₂(SO₄)₃

Molekulmass = 400 g / mol

Valencia rauda = +3 eq / mol

Raua alamindeks = 2

Peq = 400 g^-1/ 3 eq.mol^-1 x 2

66,67 g / ekv

Viited

1. Päev, R. A. JR. Ja Underwood, A. L. Kvantitatiivne analüütiline keemia. 5 tõlge^a Inglise keel. Toimetaja Prentice Hall Interamericana
2. Anorgaaniline keemia (s.f.). Oksidide ekvivalentkaalude määramine. Välja otsitud andmebaasist: fullquimica.com
3. Wikipedia. (2018). Ekvivalentne kaal. Välja otsitud andmebaasist: en.wikipedia.org
4. Encyclopaedia Britannica toimetajad. (26. september 2016). Ekvivalentne kaal. Encyclopædia Britannica. Välja otsitud: britannica.com
5. Ori, Jack. (30. aprill 2018). Kuidas arvutada ekvivalentkaal. Science. Välja otsitud andmebaasist: sciencing.com
6. Happe ekvivalentkaal 2. osa: Tundmatu happe proovi tiitrimine. (s.f.). Välja otsitud andmebaasist: faculty.uml.edu
7. Bergstresser M. (2018). Ekvivalentkaal: määratlus ja valem. Uuring. Välja otsitud: study.com