Г) закон эквивалентов

Одновременно с законом кратных отношений был сформулирован закон эквивалентов.

Эквивалент - это реальная или условная частица вещества, которая в данной кислотно-основной реакции эквивалентна одному катиону водорода или в ОВР одному электрону.

Фактор эквивалентности ƒэкв.(х) или 1/Z число, равное той доле частице Х, которая является эквивалентом вещества в данной реакции.( ƒэкв ≤ 1)

ƒэкв рассчитывают на основании стехиометрических коэффициентов реакции.

Например:

(1) H2S + 2Na OH = Na2S +H2O ƒэкв (H2S) =1/2

В этом случае одному катиону H+ эквивалентна условная частица, равная 1/2 молекулы H2S (участвуют оба иона водорода каждой молекулы).

(2) H2S + Na OH = NaHS +H2O ƒэкв.(H2S) =1

Одному иону H+ эквивалентна реальная частица – молекула H2 S (в молекуле H2S замещается только один катион водорода).

Количество моль - эквивалентов измеряется в молях, как любое количество вещества. Масса 1 моль эквивалента, молярная масса эквивалента, равна произведению фактора эквивалентности на молярную массу вещества

 

M(ƒэкв (х) х) = ƒэкв (х) ∙ М(х)

Так, молярная масса эквивалента иона алюминия

М(1/3Аl+3) =1/3 ∙ 27 = 9 г/моль

Количествомоль - эквивалентов можно определить по формуле

M

nэкв = ——

Mэкв

Молярная масса эквивалента и эквивалент элемента не являются постоянной величиной в соединении, а зависят от валентности или степени окисления элемента.

Например:

Мэкв(С) в = 12 ∙ 1/2 = 6 г/моль

 

Мэкв(С) в = 12 ∙ 1/4 = 3 г/моль

Постоянными являются эквиваленты Мэ (Н) = 1,008 г/моль Мэ(О) = 8 г/моль, Мэ (Аl) = 9 г/моль , Мэ ( Са) = 20 г/моль.

Если не учитывать конкретную химическую реакцию, то фактор эквивалентности и молярная масса эквивалентов сложных веществ рассчитываются по формулам:

;

 

Мэ = ,

где М – молярная масса вещества

В - валентность функциональной группы

N - число функциональных групп

Для кислот функциональной группой является ион водорода, для оснований – ион гидроксила, для солей – ион металла и т.д. (H+, OH-, Kat +n, An-n)

Для определения эквивалентной массы сложного вещества в реакции следует разделить его полную массу (М) на сумму замещенных радикалов (H+, OH-, Kat+n, Ann-)

 

NaH+ SO4 + NaCl = Na2SO4 + HCl

ƒэ NaHSO4 = 1

 

ZnOH-NO3 + HNO3 = Zn(NO3)2 + H2O

ƒэ ZnOHNO3 =1

 

H2SO4 + NaCl = NaHSO4 + HCl

ƒэ HSO4 = 1

 

NaHCO3 + CaSO4 = CaCO3↓ + NaHSO4

ƒэ NaHCO3 = 1/2

 

Fe(OH)2Cl + 2HCl = FeCl3 +2H2O

ƒэ Fe(OH)2Cl =1/2

 

 

H2SO4 + 2KOH = K2SO4 +2H2O

ƒэ H2SO4 =1/2

 

AlOH- SO4-2 + 3HCl = AlCl3 + H2SO4 + H2O

ƒэ AlOHSO4 = 1/3

 

Al(OH)3 + 3HNO3 = Al(NO3)3 + 3H2O

ƒэ Al(OH)3 = 1/3

 

KAl( SO4 )2 + 2BaCl 2 = KCl + AlCl3 + 2BaSO4

ƒэ KAl(SO4)2 = 1/4

 

1) для кислот: ƒэкв равен единице, деленной на основность кислоты, которая определяется числом ионов водорода

1/Z = ƒэкв (HCl) = 1

1/Z = ƒэкв (H2 SO4) = 1/2

1/Z = ƒэкв (H3 PO4) = 1/3

Молярная масса эквивалента кислоты равна произведению фактора эквивалентности на молярную массу кислоты

 

Мк

Мэ кислоты =ƒэкв Мк = —

+

где: Мк - молекулярная (формульная) масса кислоты

+ - число атомов водорода, способных замещаться на металл.

Пример: Мэ (H2 SO4) = 1/2 ∙ 98 = 49 г/моль

Молярная масса эквивалента кислоты может быть рассчитана как сумма молярных масс эквивалентов водорода и кислотного остатка : Мэ (H2 SO4) = Мэ +) + Мэ (SO4 2-) = 1 + 48 = 49 г/моль

 

2) для оснований ƒэкв равен единице, деленной на кислотность, равную числу гидроксогрупп, вступающих в реакцию

ƒэкв ( NaOH) = 1/Z ( NaOH) = 1

ƒэкв (Ca(OH)2) = 1/Z (Ca(OH)2) = 1/2

Молярная масса эквивалента основания равна произведению фактора эквивалентности на молярную массу основания

Мосн

Мэ основания =ƒэкв Мосн = ——

Nон-

Пример Мэ [ Cr(OH)3 ] = 1/3 ∙ 103 = 34,3 г/моль

Молярная масса эквивалента основания может быть рассчитана как сумма молярных масс эквивалентов металла и гидроксогруппы Мэ [ Cr(OH)3 ] = 52/3 + 17 = 34,3 г/моль

 

3) для солей: ƒэкв соли равен единице, деленной на произведение числа атомов металла в молекуле соли на степень окисления металла.

ƒэкв (Na2SO4) = 1/Z (Na2SO4) =1/2

 

ƒэкв Al2(SO4)3 = 1/2 ∙ 3

Молярная масса эквивалента соли равна произведению фактора эквивалентности на молярную массу соли

Мэ соли =ƒэкв соли ∙ Мс =

Nме – число атомов металла

- степень окисления металла

 

 

3 4 2

Мэ Al2(SO4)3= ——— = 57 г/моль

2 ∙ 3

Молярная масса эквивалента соли может быть рассчитана как сумма молярных масс металла и кислотного остатка

Мэ Al2(SO4)3 = 27/3 +48 = 57г/моль

 

4) для оксидов ƒэкв равен единице, деленной на произведение числа атомов кислорода на степень окисления кислорода

 

ƒэкв ( H2O) = 1/Z ( H2O) = 1/2

 

ƒэкв (SO2) = 1/Z (SO2) = 1/4

ƒэкв (Mn2O7) = ——

7∙ 2

Молярная масса эквивалента оксида равна произведению фактора эквивалентности на молярную массу оксида

М окс

Мэ оксида = ƒэкв Мокс = ———

No ∙ noО.

где: Nо - число атомов кислорода

nоО – степень окисления кислорода в оксиде, которая равна всегда - 2.

Мокс

Мэ оксида = ———

Nо ∙ 2

Например:

Мэ (Mn2O7) = —— = 15,9 г/моль

7 ∙ 2

Молярная масса эквивалента оксида может быть рассчитана как сумма молярных масс эквивалентов элемента и кислорода Мэ ( Mn2O7) = 55/7 + 8 = 15,9 г/моль

В ОВР для определения ƒэкв необходимо единицу разделить на число отданных или присоединенных электронов.

Вещества вступают в реакцию в эквивалентных количествах:

2 + О2 = 2Н2О

4экв 4экв 4экв

В 1792 г. немецким физиком Рихтером был сформулирован закон эквивалентов: массы реагирующих друг с другом веществ (m1,m2) пропорциональны молярным массам их эквивалентов (МЭ1Э2)

m1 1 m1 m2

—— = ——— < = > —— = ——

m2 МЭ2 MЭ1 МЭ2

Из математической записи закона эквивалентов следует, что количество моль - эквивалентов веществ в реакции равны между собой.

n экв1 = nэкв2

 

Для реакций с участием газов используют молярный объем эквивалента – это объем, занимаемый 1 моль-эквивалентом газа.

Так, МЭ(Н) = 1г/моль, если моль газа 2г/моль занимают V=22,4л, то 1 эквивалент – в два раза меньший объем, равный 11,2 л.

VЭКВ2) = 22,4 : 2 = 11,2л.

 

Аналогично МЭКВ(О)= 1/4М(О2) = 32 : 4 = 8г/моль, отсюда Vэ2) = 22,4 : 4 = 5,6л.

Тогда математическая запись закона через эквивалентный объем:

mв-ва Vгаза mв-ва МЭв-ва

—— = —— <=> —— = ——

MЭвгаза Vгаза VЭг

 

 








Дата добавления: 2016-01-29; просмотров: 5679;


Поиск по сайту:

При помощи поиска вы сможете найти нужную вам информацию.

Поделитесь с друзьями:

Если вам перенёс пользу информационный материал, или помог в учебе – поделитесь этим сайтом с друзьями и знакомыми.
helpiks.org - Хелпикс.Орг - 2014-2024 год. Материал сайта представляется для ознакомительного и учебного использования. | Поддержка
Генерация страницы за: 0.029 сек.