Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Эквивалент, фактор эквивалентности, молярная масса эквивалента. Закон эквивалентов и его применение для расчетов.

Эквивалент – это реальная или условная частица, которая в кислотно-основных реакциях присоединяет (или отдает) один ион Н⁺ или ОН^–, в окислительно-восстановительных реакциях принимает (или отдает) один электрон, реагирует с одним атомом водорода или с одним эквивалентом другого вещества. Например, рассмотрим следующую реакцию:

H₃PO₄ + 2KOH  K₂HPO₄ + 2H₂O.

В ходе этой реакции только два атома водорода замещаются на атомы калия, иначе, в реакцию вступают два иона Н⁺(кислота проявляет основность 2). Тогда по определению эквивалентом H₃PO₄ будет являться условная частица 1/2H₃PO₄, т.к. если одна молекула H₃PO₄ предоставляет два иона Н⁺, то один ион Н⁺ дает половина молекулы H₃PO₄.

С другой стороны, на реакцию с одной молекулой ортофосфорной кислотой щелочь отдает два иона ОН^–, следовательно, один ион ОН^– потребуется на взаимодействие с 1/2 молекулы кислоты. Эквивалентом кислоты является условная частица 1/2Н₃РО₄, а эквивалентом щелочи частица КОН.

Число, показывающее, какая часть молекулы или другой частицы вещества соответствует эквиваленту, называется фактором эквивалентности (f _Э). Фактор эквивалентности – это безразмерная величина, которая меньше, либо равна 1. Формулы расчета фактора эквивалентности приведены в таблице 1.1.

Таким образом, сочетая фактор эквивалентности и формульную единицу вещества, можно составить формулу эквивалента какой-либо частицы, где фактор эквивалентности записывается как химический коэффициент перед формулой частицы:

f _Э (формульная единица вещества) = эквивалент

В примере, рассмотренном выше, фактор эквивалентности для кислоты, соответственно, равен 1/2, а для щелочи КОН равен 1.

Между H₃PO₄ и КОН также могут происходить и другие реакции. При этом кислота будет иметь разные значения фактора эквивалентности:

H₃PO₄ + 3KOH  K₃PO₄ + 3H₂O f _Э(H₃PO₄) = 1/3

H₃PO₄ + KOH  KН₂PO₄ + H₂O f _Э(H₃PO₄) = 1.

Следует учитывать, что эквивалент одного и того же вещества может меняться в зависимости от того, в какую реакцию оно вступает. Эквивалент элемента также может быть различным в зависимости от вида соединения, в состав которого он входит. Эквивалентом может являться как сама молекула, или какая-либо другая формульная единица вещества, так и ее часть.

Таблица 3.1 – Расчет фактора эквивалентности

Частица	Фактор эквивалентности	Примеры
Элемент	, где В (Э) – валентность элемента
Простое вещество	, где n (Э) – число атомов элемента (индекс в химической формуле), В (Э) – валентность элемента	f _Э(H₂) = 1/(2×1) = 1/2; f _Э(O₂) = 1/(2×2) = 1/4; f _Э(Cl₂) = 1/(2×1) = 1/2; f _Э(O₃) = 1/(3×2) = 1/6
Оксид	, где n (Э) – число атомов элемента (индекс в химической формуле оксида), В (Э) – валентность элемента	f _Э(Cr₂O₃) = 1/(2×3) = 1/6; f _Э(CrO) = 1/(1×2) = 1/2; f _Э(H₂O) = 1/(2×1) = 1/2; f _Э(P₂O₅) = 1/(2×5) = 1/10
Кислота	, где n (H⁺) – число отданных в ходе реакции ионов водорода (основность кислоты)	f _Э(H₂SO₄) = 1/1 = 1 (основность равна 1) или f _Э(H₂SO₄) = 1/2 (основность равна 2)
Основание	, где n (ОH^–) – число отданных в ходе реакции гидроксид-ионов (кислотность основания)	f _Э(Cu(OH)₂) = 1/1 = 1 (кислотность равна 1) или f _Э(Cu(OH)₂) = 1/2 (кислотность равна 2)
Соль	, где n (Ме) – число атомов металла (индекс в химической формуле соли), В (Ме) – валентность металла; n (А) – число кислотных остатков, В (А) – валентность кислотного остатка	f _Э(Cr₂(SO₄)₃) = 1/(2×3) = 1/6 (расчет по металлу) или f _Э(Cr₂(SO₄)₃) = 1/(3×2) = 1/6 (расчет по кислотному остатку)
Частица в окислительно-восстановительных реакциях	, где – число электронов, участвующих в процессе окисления или восстановления	Fe²⁺ + 2 ® Fe⁰ f _Э(Fe²⁺) =1/2; MnO₄^– + 8H⁺ + 5 ® ® Mn²⁺ + 4H₂O f _Э(MnO₄^–) = 1/5
Ион	, где z – заряд иона	f _Э(SO₄^2–) = 1/2

Эквивалент, как частица, может быть охарактеризован молярной массой (молярным объемом) и определенным количеством вещества 1/э. Молярная масса эквивалента (М_Э) – это масса одного моль эквивалента. Она равна произведению молярной массы вещества на фактор эквивалентности:

М _Э = М - f _Э.

Молярная масса эквивалента имеет размерность «г/моль».

Молярная масса эквивалента сложного вещества равна сумме молярных масс эквивалентов образующих его составных частей, например:

М _Э(оксида) = М _Э(элемента) + М _Э(О) = М _Э(элемента) + 8

М _Э(кислоты) = М _Э(Н) + М _Э(кислотного остатка) = 1 + М _Э(кислотного остатка)

М _Э(основания) = М _Э(Ме) + М _Э(ОН) = М _Э(Ме) + 17

М _Э(соли) = М _Э(Ме) + М _Э(кислотного остатка).

Газообразные вещества помимо молярной массы эквивалента имеют молярный объем эквивалента (Vm_э или V_Э) – объем, занимаемый молярной массой эквивалента или объем одного моль эквивалента. Размерность «л/моль». При н.у. получаем:

Vm_э= f_э –Vm = f_э -22,4

Закон эквивалентов – вещества реагируют и образуются согласно их эквивалентам. Все вещества в уравнении реакции связаны законом эквивалентов, поэтому:

V_э(реагента₁) = … = V _э(реагента _n) = v _э(продукта₁) = … = V _э(продукта _n)

Из закона эквивалентов следует, что массы (или объемы) реагирующих и образующихся веществ пропорциональны молярным массам (молярным объемам) их эквивалентов. Для любых двух веществ, связанных законом эквивалентов, можно записать:

m₁/ Mэ_{1 =}m₂/ Mэ₂ или V₁/ Vm_{э1 =}V₂/ Vm_э2 или m₁/ Mэ₁= V₂/ Vm_э2

где m ₁ и m ₂ – массы реагентов и (или) продуктов реакции, г;

Mэ_1,Mэ₂– молярные массы эквивалентов реагентов и (или) продуктов реакции, г/моль;

V ₁, V ₂ – объемы реагентов и (или) продуктов реакции, л;

Vm_э1, Vm_э2 – молярные объемы эквивалентов реагентов и (или) продуктов реакции, л/моль.

Квантово-механическая модель строения атома. Двойственная корпускулярно-волновая природа электрона. Принцип неопределенности Гейзенберга. Волновая функция. Квантовые числа, их физический смысл. Атомные орбитали. Форма электронных облаков для s-, p-, d- и f-состояний.

⇐ Предыдущая 1 234 5 6 7 8 9 10 Следующая ⇒