MOTSVARANDE VIKT: ANVÄNDNINGAR OCH HUR MAN BERÄKNAR DEN (MED EXEMPEL) - KEMI

Den ekvivalenta vikten (PE) av en substans är den som deltar i en kemisk reaktion, och används som grund för en titrering. Beroende på reaktionstyp kan den definieras på ett eller annat sätt.

För syrabasreaktioner är PE vikten i gram av ämnet som krävs för att tillföra eller reagera med en mol H ⁺ (1,008 g); för redoxreaktioner, vikten i gram av ämnet som krävs för att tillföra eller reagera med en mol elektroner.

Källa: Av M.Minderhoud (Vit bakgrund av Amada44), via Wikimedia Commons

För utfällning eller komplexbildande reaktioner, vikten av ämnet som krävs för att tillföra eller reagera med en mol av en monovalent katjon, 1/2 mol av en tvåvärd katjon, 1/3 mol av en trivalent katjon . Och så vidare.

Även om det kan verka lite komplicerat till en början, uppträder vissa ämnen alltid kemiskt på samma sätt; därför är det inte svårt att lära sig PE-värdena med tanke på fallen.

Ursprung för motsvarande vikt

John Dalton (1808) föreslog motsvarande vikt av väte som en massenhet. Emellertid uppstod ett antal invändningar mot denna strategi. Till exempel noterades att de flesta element inte reagerade direkt med väte för att bilda enkla föreningar (XH).

Vidare har element med olika oxidationstillstånd, till exempel permanganat, mer än en ekvivalentvikt. Detta gjorde det svårt att acceptera motsvarande vikt som en massenhet.

Presentationen av Dimitri Mendeleev (1869) av hans periodiska tabell, där de kemiska egenskaperna hos elementen var relaterade till den ordnade ordningen av deras atomvikter, utgjorde ett starkt argument av dem som motsatte sig användning av motsvarande vikt som en enhet av massa.

Egentligen finns det inget behov av att använda termen "ekvivalent", eftersom någon stökiometrisk beräkning kan göras i form av mol. Men detta begrepp används ofta och bör inte ignoreras.

För bekvämlighet infördes uttrycket "ekvivalent": en ekvivalent av vilken syra som helst reagerar med en ekvivalent av vilken bas som helst en ekvivalent av vilket oxidationsmedel som helst reagerar med en ekvivalent av vilket reduktionsmedel som helst etc.

tillämpningar

Används i allmän kemi

metaller

Användningen av PE i element och kemiska föreningar har ersatts av användningen av dess molära massa. Huvudorsaken är förekomsten av element och föreningar med mer än en ekvivalentvikt.

Till exempel har järn (Fe), ett element med en atomvikt av 55,85 g / mol, två valenser: +2 och +3. Därför har den två ekvivalentvikter: när den fungerar med valens +2 är dess ekvivalentvikt 27,93 g / ekv. medan när valensen +3 används är dess ekvivalentvikt 18,67 g / ekv.

Naturligtvis kan man inte tala om förekomsten av en motsvarande vikt av Fe, men förekomsten av en atomvikt av Fe kan påpekas.

syror

Fosforsyra har en molekylvikt av 98 g / mol. När denna syra dissocierar till H ⁺ + H ₂ PO ₄^- , den har en ekvivalentvikt av 98 g / ekv, eftersom det frigör en mol av H ⁺ . Om fosforsyra dissocieras till H ⁺ + HPO ₄^2– är dess ekvivalentvikt (98 g.mol ^-1 ) / (2 ekv. / Mol ^-1 ) = 49 g / ekv. I denna dissociation, H ₃ PO ₄ frisätter 2 mol H ⁺ .

Även om det inte titrerbar i ett vattenhaltigt medium, H ₃ PO ₄ kan dissociera till 3 H ⁺ + PO ₄^3- . I detta fall är ekvivalentvikten (98 g.mol ^-1 ) / (3 ekv. M.m. ^-1 ) = 32,7 g / ekv. H ₃ PO ₄ levererar i detta fall 3 mol H ⁺ .

Så fosforsyra har upp till 3 ekvivalentvikter. Men detta är inte ett isolerat fall, så till exempel har svavelsyra två ekvivalenta vikter och kolsyra har också.

Används i volymetrisk analys

-För att minska de fel som kan begås under inverkan av vägningsämnen föredras användningen av ett ämne med större ekvivalentvikt i analytisk kemi. Till exempel vid titrering av en natriumhydroxidlösning med syror med olika ekvivalentvikter. Användning av syran med högsta ekvivalentvikt rekommenderas.

-I användningen av massan av en fast syra som kan reagera med natriumhydroxid har du möjlighet att välja mellan tre fasta syror: oxalsyradihydrat, kaliumsyraftalat och kaliumhydrogeniodat, med motsvarande vikter respektive 63,04 g / ekv, 204,22 g / ekv och 389 g / ekv.

I detta fall är det föredraget att använda kaliumhydrogenjodatsyra vid titreringen av natriumhydroxid, eftersom eftersom den har en större ekvivalentvikt är det relativa felet som görs vid vägning av det mindre.

Användning i gravimetrisk analys

Ekvivalentvikten definieras på sitt eget sätt i denna substansanalyssteknik. Här är det fällningen som motsvarar ett gram analyt. Detta är det element eller förening av intresse i studien eller analysen som genomförs.

Vid gravimetri är det vanligt att citera resultaten från analyserna som en bråkdel av massan hos analytten, ofta uttryckt i procent.

Ekvivalensfaktorn förklaras som en numerisk faktor med vilken fällningens massa måste multipliceras för att erhålla massan för analyt, vanligtvis uttryckt i gram.

Gravimetrisk bestämning av nickel

I den gravimetriska bestämningen av nickel är till exempel fällningen som innehåller den bis (nickeldimetylglyoximat) med en molmassa av 288.915 g / mol. Den molära massan av nickel är 58,6934 g / mol.

Fällningens molmassa dividerad med den molära massan av nickel ger följande resultat:

288,915 g.mol ^-1 / 58,6934 g.mol ^-1 = 4,9224. Detta betyder att 4,9224 g av föreningen är lika med 1 g nickel; Eller med andra ord, 4 9224 g av fällningen innehåller 1 g nickel.

Ekvivalensfaktorn beräknas genom att dividera den molära massan av nickel med den molära massan för fällningen som innehåller den: 58,693 g.mol ^-1 / 288,915 g.mol ^-1 = 0,203151. Detta säger att per gram av den nickelinnehållande fällningen finns 0,203151 g nickel.

Användningar inom polymerkemi

Inom polymerkemi är ekvivalentvikten för ett polymerisationsreagens massan av polymeren som har en ekvivalent reaktivitet.

Det är särskilt viktigt när det gäller jonbytespolymerer: en ekvivalent av en jonbytespolymer kan byta ut en mol mono-laddade joner; men bara en halv mol dubbelt laddade joner.

Det är vanligt att uttrycka reaktiviteten hos en polymer som invers med ekvivalentvikten, som uttrycks i enheter av mmol / g eller meq / g.

Hur beräknar jag det? exempel

-Ekvivalent vikt för ett kemiskt element

Det erhålls genom att dela sin atomvikt med dess valens:

Peq = Pa / v

Det finns artiklar som bara har en ekvivalentvikt och artiklar som kan ha 2 eller fler.

Ekvivalent vikt av kalcium

Atomvikt = 40 g / mol

Valencia = +2

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

20 g / ekv

Motsvarande vikt av aluminium

Atomvikt = 27 g / mol

Valencia = +3

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

9 g / ekv

Nickelekvivalentvikt

Atomvikt = 58,71 g / mol

Valencia = +2 och +3

Nickel har två ekvivalentvikter motsvarande när den reagerar med valens +2 och när den reagerar med valens +3.

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

29,35 g / ekv

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

19,57 g / ekv

- Ekvivalent vikt av en oxid

Ett sätt att beräkna den ekvivalenta vikten av en oxid är genom att dela dess molekylvikt med metallens valensprodukt och metallens underskrift.

Peq = Pm / V S

Pm = molekylvikt för oxiden.

V = metallens valens

S = prenumeration av metall

Produkten V · S kallas katjonens totala eller nettoladdning.

Ekvivalent vikt av aluminiumoxid (Al

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

102 g / mol

Valencia = +3

Prenumeration = 2

PEQ Al ₂ O ₃ = Pm / V S

PEQ Al ₂ O ₃ = 102 g.mol ^-1 / 3 eqmol ^-1 . två

17 g / ekv

Det finns ett annat sätt att lösa detta problem baserat på stökiometri. I 102 g aluminiumoxid finns 54 gram aluminium och 48 gram syre.

Peq del Al = Atomvikt / Valencia

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

9 g / ekv

Baserat på den ekvivalenta vikten av aluminium (9 g / ekv.) Beräknas det att i 54 g aluminium finns 6 ekvivalenter aluminium.

Sedan från ekvivalenternas egenskaper: 6 ekvivalenter aluminium reagerar med 6 ekvivalenter syre för att ge 6 ekvivalenter aluminiumoxid.

I 102 g av aluminiumoxid finns det 6 ekvivalenter.

Således:

Lilla av Al ₂ O ₃ = 102 g / 6 ekv

17 g / ekv

- Ekvivalent vikt för en bas

Ekvivalentvikten erhålls genom att dela dess molekylvikt med antalet oxyhydrylgrupper (OH).

Ekvivalent vikt av järnhydroxid, Fe (OH)

Molekylvikt = 90 g / mol

OH-nummer = 2

Peq Fe (OH) ₂ = 90 g.mol ^-1 / 2 ekv.mol ^-1

45 g / ekv

- Ekvivalent vikt av en syra

I allmänhet erhålls det genom att dela dess molekylvikt med antalet väte som det ger upp eller frisätter. Emellertid kan polyrotonsyror dissociera eller frisätta sin H på olika sätt, så att de kan ha mer än en ekvivalentvikt.

Ekvivalent vikt av saltsyra, HCl

HCl-ekvivalentvikt = molekylvikt / antal väte

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

36,5 g / ekv

Motsvarande vikt av svavelsyra

Svavelsyra (H ₂ SO ₄ ) kan dissociera på två sätt:

H ₂ SO ₄ => H ⁺ + HSO ₄^-

H ₂ SO ₄ => 2 H ⁺ + SO ₄^2-

När han släpper en H ^{+ är} hans PE:

Molekylvikt = 98 g / mol

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

98 g / liten

Och när du släpper 2H ⁺ :

Molekylvikt = 98 g / mol

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

49 g / ekv

Av samma skäl, fosforsyra (H ₃ PO ₄ ) med molekylvikt 98 g / mol, kan ha upp till tre ekvivalentvikter: 98 g / ekv, 49 g / ekv och 32,67 g / ekv.

-Ekvivalent vikt av ett salt

Och slutligen kan ekvivalentvikten för ett salt beräknas genom att dela dess molekylvikt med produkten från metallens valens och metallens underskrift.

PE = PM / V S

Ferric Sulfate Fe

Molekylvikt = 400 g / mol

Järnvalens = +3 ekv. / Mol

Järnunderskrift = 2

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

66,67 g / ekv

referenser

Day, RA JR. And Underwood, AL kvantitativ analytisk kemi. Översättning av den 5: e ^till engelska upplagan. Redaktionell Prentice Hall Interamericana
Oorganisk kemi. (Sf). Bestämning av ekvivalenta vikter av oxider. Återställd från: fullquimica.com
Wikipedia. (2018). Ekvivalent vikt. Återställd från: en.wikipedia.org
Redaktörerna för Encyclopaedia Britannica. (2016, 26 september). Ekvivalent vikt. Encyclopædia Britannica. Återställd från: britannica.com
Ori, Jack. (30 april 2018). Hur man beräknar motsvarande vikt. Sciencing. Återställd från: sciencing.com
Den ekvivalenta vikten av en syradel 2: Titrering av det okända syraprovet. (Sf). Återställd från: fakultet.uml.edu
Bergstresser M. (2018). Motsvarande vikt: Definition och formel. Studie. Återställd från: study.com

MOTSVARANDE VIKT: ANVÄNDNINGAR OCH HUR MAN BERÄKNAR DEN (MED EXEMPEL) - KEMI - 2026