Brug af ækvivalent vægt og hvordan man beregner det (med eksempler)

Det ækvivalent vægt (PE) af et stof er et stof, der deltager i en kemisk reaktion og bruges som basis for en titrering. Afhængigt af reaktionstypen kan den defineres på en eller anden måde.

For syre-basereaktioner er PE vægten i gram af det stof, der kræves for at tilføre eller reagere med en mol H⁺ (1,008 g); ved redoxreaktioner, vægten i gram af det stof, der kræves for at tilføre eller reagere med en mol elektroner.

Ved udfældning eller kompleksdannelsesreaktioner er vægten af ​​det stof, der kræves for at tilføre eller reagere med en mol af en monovalent kation, 1/2 mol af en divalent kation, 1/3 mol af en trivalent kation. Og så videre.

Selvom det måske virker lidt kompliceret i starten, opfører nogle stoffer sig altid kemisk på samme måde; derfor er det ikke svært at lære PE-værdierne givet tilfældene.

Artikelindeks

• 1 Oprindelse med tilsvarende vægt
• 2 anvendelser
  • 2.1 Anvendelse i almindelig kemi 
  • 2.2 Anvendelse i volumetrisk analyse
  • 2.3 Anvendelse i gravimetrisk analyse
  • 2.4 Anvendelser inden for polymer kemi
• 3 Hvordan beregner man det? Eksempler
  • 3.1 -ækvivalent vægt af et kemisk element
  • 3.2-Ækvivalent vægt af et oxid
  • 3,3 - Ækvivalent vægt af en base
  • 3,4 - Ækvivalent vægt af en syre
  • 3,5-Ækvivalent vægt af et salt
• 4 Referencer

Oprindelse med tilsvarende vægt

John Dalton (1808) foreslog den ækvivalente vægt af brint som en masseenhed. Der opstod imidlertid en række indvendinger mod denne tilgang. For eksempel blev det bemærket, at de fleste grundstoffer ikke reagerede direkte med hydrogen for at danne enkle forbindelser (XH)..

Desuden har grundstoffer med forskellige oxidationstilstande, for eksempel permanganat, mere end en ækvivalent vægt. Dette gjorde det vanskeligt at acceptere den tilsvarende vægt som en masseenhed..

Dimitri Mendeleevs (1869) præsentation af hans periodiske system, hvor de kemiske egenskaber af grundstoffer var relateret til den ordnede rækkefølge af deres atomvægte, udgjorde et stærkt argument af dem, der protesterede mod brugen af ​​ækvivalent vægt som en enhed af masse.

Faktisk er der ikke behov for at bruge udtrykket "ækvivalent", da enhver støkiometrisk beregning kan udføres i form af mol. Imidlertid bruges dette udtryk ofte og bør ikke ignoreres..

For nemheds skyld blev udtrykket "ækvivalent" introduceret: en ækvivalent af en hvilken som helst syre reagerer med en ækvivalent af en hvilken som helst base; en ækvivalent af et hvilket som helst oxidationsmiddel reagerer med en ækvivalent af et hvilket som helst reduktionsmiddel osv..

Ansøgninger

Anvendelse i almindelig kemi

Metaller

Brugen af ​​PE i grundstoffer og kemiske forbindelser er blevet erstattet af brugen af ​​dens molære masse. Hovedårsagen er eksistensen af ​​grundstoffer og forbindelser med mere end en tilsvarende vægt.

For eksempel har jern (Fe), et grundstof med en atomvægt på 55,85 g / mol, to valenser: +2 og +3. Derfor har den to ækvivalente vægte: når den arbejder med valens +2, er dens ækvivalente vægt 27,93 g / ækv. mens der ved anvendelse af valensen +3 er dens ækvivalente vægt 18,67 g / ækv.

Selvfølgelig kan man ikke tale om eksistensen af ​​en ækvivalent vægt Fe, men eksistensen af ​​en atomvægt Fe kan påpeges..

Syrer

Phosphorsyre har en molekylvægt på 98 g / mol. Denne syre, når den adskilles i H⁺ + H_toPO₄^-,  har en ækvivalent vægt på 98 g / ækvivalent, da den frigiver 1 mol H⁺. Hvis phosphorsyre dissocieres i H⁺ +  HPO₄^to-, dets ækvivalente vægt er (98 g.mol^-1) / (2 ækv. / Mol^-1) = 49 g / ækv. I denne dissociation er H₃PO₄ frigiver 2 mol H⁺.

Selvom det ikke kan titreres i et vandigt medium, er H₃PO₄ kan dissocieres i 3 H⁺  +   PO₄^3-. I dette tilfælde er den ækvivalente vægt (98 g.mol^-1) / (3 mol ækv.^-1) = 32,7 g / ækv. H₃PO₄ leverer i dette tilfælde 3 mol H⁺.

Så fosforsyre har op til 3 ækvivalente vægte. Men dette er ikke et isoleret tilfælde, så for eksempel har svovlsyre to ækvivalente vægte, og kulsyre har også.

Anvendes i volumetrisk analyse

-For at reducere fejl, der kan foretages under virkningen af ​​vejestoffer, foretrækkes anvendelsen af ​​et stof med større ækvivalent vægt i analytisk kemi. For eksempel i titrering af en natriumhydroxidopløsning med syrer med forskellige ækvivalente vægte. Det anbefales at anvende syren med den højeste ækvivalente vægt.

-Når du bruger massen af ​​en fast syre, der kan reagere med natriumhydroxid, har du mulighed for at vælge mellem tre faste syrer: oxalsyre-dihydrat, kaliumsyrephthalat og kaliumhydrogeniodat med tilsvarende vægte på henholdsvis 63,04 g / ækv., 204,22 g / ækv. og 389 g / ækv.

I dette tilfælde foretrækkes det at anvende kaliumhydrogeniodatsyre ved titrering af natriumhydroxid, da den relative fejl, der foretages ved vejning af den, er mindre, da den har en større ækvivalentvægt..

Anvendelse i gravimetrisk analyse

Ækvivalentvægt defineres på sin egen måde i denne stofanalyseteknik. Her er det bundfaldsmassen, der svarer til et gram analyt. Dette er elementet eller forbindelsen af ​​interesse i den undersøgelse eller analyse, der udføres.

I gravimetri er det almindeligt at citere resultaterne af analyserne som en brøkdel af massen af ​​analytten, ofte udtrykt i procent..

Ækvivalensfaktoren forklares som en numerisk faktor, hvorved bundfaldets masse skal multipliceres for at opnå analytens masse, normalt udtrykt i gram..

Gravimetrisk bestemmelse af nikkel

For eksempel ved den gravimetriske bestemmelse af nikkel er bundfaldet, der indeholder det bis (nikkeldimethylglyoximat) med en molmasse på 288.915 g / mol. Den molære masse af nikkel er 58,6934 g / mol.

Den molære masse af bundfaldet divideret med den molære masse af nikkel giver følgende resultat:

288,915 g.mol^-1/ 58,6934 g.mol^-1 = 4,9224. Dette betyder, at 4,9224 g af forbindelsen svarer til 1 g nikkel; eller med andre ord 4.9224 g af bundfaldet indeholder 1 g nikkel.

Ækvivalensfaktoren beregnes ved at dividere den molære masse af nikkel med den molære masse af bundfaldet, der indeholder den: 58,693 g.mol^-1/ 288,915 g.mol^-1 = 0,203151. Dette fortæller os, at der pr. Gram nikkelholdigt bundfald er 0,203151 g nikkel.

Anvendelser inden for polymer kemi

I polymerkemi er den ækvivalente vægt af et polymerisationsreagens den masse af polymeren, der har en ækvivalent reaktivitet.

Det er især vigtigt i tilfælde af ionbytterpolymerer: en ækvivalent af en ionbytterpolymer kan udveksle en mol monoladede ioner; men kun en halv mol dobbelt ladede ioner.

Det er almindeligt at udtrykke reaktiviteten af ​​en polymer som den inverse af den ækvivalente vægt, der udtrykkes i enheder af mmol / g eller meq / g.

Hvordan beregnes det? Eksempler

-Ækvivalent vægt af et kemisk element

Det opnås ved at dividere sin atomvægt med dens valens:

Peq = Pa / v

Der er genstande, der kun har en ækvivalent vægt, og genstande, der kan have 2 eller flere.

Ækvivalent vægt af calcium

Atomvægt = 40 g / mol

Valencia = +2

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

20 g / ækv

Ækvivalent vægt af aluminium

Atomvægt = 27 g / mol

Valencia = +3

Peq = 27 g.mol^-1/ 3 ækv. Mol^-1

9 g / ækv

Nikkelækvivalentvægt

Atomvægt = 58,71 g / mol

Valencia = +2 og +3

Nikkel har to ækvivalente vægte svarende til, når det reagerer med valens +2, og når det reagerer med valens +3.

Peq = 58,71 g.mol^-1/ 2 ækv. Mol^-1

29,35 g / ækv

Peq = 58,71 g.mol^-1/ 3 ækv. Mol^-1

19,57 g / ækv

-Ækvivalent vægt af et oxid

En måde at beregne den ækvivalente vægt af et oxid er ved at dividere dets molekylvægt med metalets valensprodukt og metalets underskrift..

Peq = Pm / V S

Pm = molekylvægt af oxid.

V = valens af metal

S = metalskrift

Produktet V S kaldes kationens samlede eller nettoladning.

Ækvivalent vægt af aluminiumoxid (Al_toELLER₃)

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

102 g / mol

Valencia = +3

Abonnement = 2

Peq Al_toELLER₃ = Pm / V S

Peq Al_toELLER₃ = 102 g.mol^-1/ 3 eqmol^-1. to

17 g / ækv

Der er en anden måde at løse dette problem på baggrund af støkiometri. I 102 g aluminiumoxid er der 54 gram aluminium og 48 gram ilt.

Peq del Al = Atomvægt / Valencia

27 g mol^-1/ 3 ækv. Mol^-1

9 g / ækv

Baseret på den ækvivalente vægt af aluminium (9 g / ækv.) Beregnes det, at der i 54 g aluminium er 6 ækvivalenter aluminium.

Derefter fra egenskaberne af ækvivalenterne: 6 ækvivalenter aluminium reagerer med 6 ækvivalenter ilt for at give 6 ækvivalenter aluminiumoxid.

I 102 g. af aluminiumoxid er der 6 ækvivalenter.

Derfor:

Al Peq_toELLER₃ = 102 g / 6 ækv

17 g / ækv

-Ækvivalent vægt af en base

Den ækvivalente vægt opnås ved at dividere dens molekylvægt med antallet af oxyhydrylgrupper (OH).

Ækvivalent vægt af jernhydroxid, Fe (OH)_to

Molekylvægt = 90 g / mol

OH-nummer = 2

Lille Fe (OH)_to = 90 g.mol^-1/ 2 ækv. Mol^-1

45 g / ækv

-Ækvivalent vægt af en syre

Generelt opnås det ved at dividere dets molekylvægt med antallet af brint, det afgiver eller frigiver. Imidlertid kan polyrotonsyrer dissocieres eller frigøre deres H på forskellige måder, så de kan have mere end en ækvivalent vægt..

Ækvivalent vægt af saltsyre, HCI

Ækvivalentvægt HCl = molekylvægt / antal hydrogen

Lille HCI = g.mol^-1/ 1 ækv. Mol^-1

36,5 g / ækv

Ækvivalent vægt af svovlsyre

Svovlsyre (H_toSW₄) kan adskilles på to måder:

H_toSW₄ => H⁺   +    HSO₄^-

H_toSW₄ => 2 H⁺   +    SW₄^to-

Når han frigiver en H⁺ din PE er:

Molekylvægt = 98 g / mol

Peq = 98 g.mol^-1/ 1 ækv. Mol^-1

98 g / lille

Og når det frigiver 2H⁺:

Molekylvægt = 98 g / mol

Peq = 98 g.mol^-1/ 2 ækv. Mol^-1

49 g / ækv

Af samme grund er phosphorsyre (H₃PO₄) med molekylvægt 98 g / mol, den kan have op til tre ækvivalente vægte: 98 g / ækv., 49 g / ækv. og 32,67 g / ækv..

-Ækvivalent vægt af et salt

Og endelig kan den ækvivalente vægt af et salt beregnes ved at dividere dets molekylvægt med produktet af metalets valens med metalunderskriften..

PE = PM / V S

Jernsulfat Fe_to(SW₄)₃

Molekylvægt = 400 g / mol

Jernvalens = +3 ækv. / Mol

Jernunderskrift = 2

Peq = 400 g.mol^-1/ 3 ækv. Mol^-1 x 2

66,67 g / ækv

Referencer

1. Day, R. A. JR. And Underwood, A. L. Kvantitativ analytisk kemi. Oversættelse af 5^til Engelsk udgave. Redaktionel Prentice Hall Interamericana
2. Uorganisk kemi. (s.f.). Bestemmelse af ækvivalente vægte af oxider. Gendannet fra: fullquimica.com
3. Wikipedia. (2018). Ækvivalent vægt. Gendannet fra: en.wikipedia.org
4. Redaktørerne af Encyclopaedia Britannica. (2016, 26. september). Ækvivalent vægt. Encyclopædia Britannica. Gendannet fra: britannica.com
5. Ori, Jack. (30. april 2018). Sådan beregnes ækvivalent vægt. Videnskabelig. Gendannet fra: sciencing.com
6. Den ækvivalente vægt af en syre del 2: Titrering af den ukendte syreprøve. (s.f.). Gendannet fra: faculty.uml.edu
7. Bergstresser M. (2018). Ækvivalent vægt: definition og formel. Undersøgelse. Gendannet fra: study.com