Фактор эквивалентности химического элемента Х в его соединениях равен

Основные понятия и законы химии

Относительная атомная масса (А_r)химического элемента показывает, во сколько раз средняя масса атома естественного изотопного состава элемента больше 1/12 массы изотопа углерода-12 (¹²С):

А_r = m_атома: (1/12 m (¹²С)).

Относительная молекулярная масса (М_r)простого или сложного вещества показывает, во сколько раз средняя масса молекулы естественного изотопного состава элемента больше 1/12 массы изотопа углерода-12 (¹²С):

М_r = m_{молекулы}: (1/12 m (¹²С)).

Атомная единица массы (а.е.м.) = 1,66·10^-27кг; А_r и М_r –безразмерные величины.

Количество вещества ν – физическая величина, равная количеству молей структурных элементов, составляющих систему. Определяется ν отношением числа структурных единиц N, содержащихся в системе, к постоянной Авогадро N_А:

ν = N : N_А.

Моль– это количество вещества системы, содержащей столько же структурных единиц, сколько содержится атомов в углероде ¹²С,взятогомассой 0,012 кг. Принято считать, что число структурных единиц в одном моле численно равно постоянной Авогадро N_А = 6,02·10²³ моль^-1.

Молярная (мольная) масса М (Х) –масса единицы количества вещества Х, т.е. масса одного моля данного вещества (г/моль). Молярная масса М (Х) численно равна его относительной молекулярной массе (М_r).

Эквивалент – это некоторая реальная или условная частица вещества, которая может замещать, присоединять, высвобождать или быть каким-либо иным способом эквивалентна одному атому или одному иону водорода в кислотно-основных или ионообменных реакциях или одному электрону в окислительно-восстановительных реакциях.

Данное определение предложено Конгрессом ИЮПАК. Однако оно отличается громоздкостью, допускает использование в количественных соотношениях реально не существующих «условных» частиц и, к тому же, страдает неопределенностью: «эквивалент - частица …, которая эквивалентна…»(тавтология!).

Кроме того, при таком определении величина эквивалента вещества становится безразмерной и тождественной фактору эквивалентности.

Более конкретным и лишенным перечисленных недостатков является следующее определение: Эквивалент вещества (Э) – это количество вещества, приходящееся на единицу его валентного химического сродства.

Под валентным химическим сродством (W) понимается произведение валентности (модуля заряда для ионов, числа отданных или принятых электронов в окислительно-восстановительной реакции) частицы (В) на их количество в формуле вещества (n):

W = В· n [безразмерна].

Эталоном эквивалента вещества принят 1 моль атомарного водорода. Расчет эквивалента любого вещества производят по формуле

[моль].

Безразмерная величина, показывающая, какая часть моля элемента или вещества Х эквивалентна 1 моль атомарного водорода, называется фактором эквивалентности f_э (Х):

.

Масса одного эквивалента (эквивалентная масса) М_э(Х), г/моль,определяется по формуле

М_э(Х) = f_э (Х)·М(Х). (1.1)

Если в реакции участвуют газы, то могут быть найдены их эквивалентные объемы V_э, л/моль, по формуле (при н.у.)

V_э(Х) = f_э (Х)·22,4 .

Фактор эквивалентности химического элемента Х в его соединениях равен

f_э (Х) = 1:|с.о.| ,

где с.о. – степень окисления элемента Х в данном соединении.

Пример 1.Найти величины факторов эквивалентности и эквивалентных масс для азота в следующих веществах: NН₃, НNО₃, NО₂.

Решение.Для определения фактора эквивалентности химического элемента необходимо определить его степень окисления. Степень окисления – это условный заряд атома элемента в молекуле, рассчитанный исходя из ее электронейтральности и на основе предположения, что молекула состоит из ионов. Водород и кислород в большинстве сложных веществ имеют постоянные степени окисления: водород - +1, кислород –2; но есть исключения. В гидридах активных металлов степень окисления водорода равна –1 (NаН^-1), в пероксидах водорода и металлов степень окисления кислорода равна –1 (Н₂О₂ ^-1), во фториде кислорода - +2 (О⁺²F₂).

Тогда степень окисления азота в NН₃ равна –3, f_э (N) = 1:3,

М_э(N) =14:3=4,67 г/моль.

Соответственно, для НNО₃ степень окисления азота равна +5, f_э (N) = 1:5, М_э(N) =14:5=2,8 г/моль.

В NО₂ степень окисления азота равна +4, f_э (N) = 1:4,

М_э(N) =14:4=3,6 г/моль.