КАЛЕНДАРЬ

РЕКЛАМА

СПРАВОЧНИК ПО ХИМИИ |
поиск по разделам

Эквивалент.

   Если в некоторой реакции два вещества в соответствии с уравнением взаимодействуют в равных количествах и, следовательно, в массовом отношении, пропорциональном их молярным массам, то можно утверждать, что реагирующие количества и массы этих веществ равноценны - т.е. эквивалентны.

Пример. В реакции

Fe + S = FeS

соотношение реагирующих количеств железа и серы составляет 1 : 1, массовое соотношение равно 55,85 : 32,07. Т.е. если в реакцию вступает 0,5 моль Fe, то с этим количеством железа прореагирует такоеже количество серы - 0,5 моль S; и соответственно если в реакцию вступает 55,85 г/моль · 0,5 моль = 27,925 г железа, то эта масса железа прореагирует с эквивалентной ей массой серы 32,07 г/моль · 0,5 моль = 16,035 г S. Очевидно, что в реакции образования двухэлементного соединения FeS из простых веществ, стехиометрическая валентность атомов железа и серы одинакова.
   Если в подобных реакциях атомы элементов проявляют различную валентность, то становится необходимым ввести фактор эквивалентности - feq, поскольку количества реагирующих веществ уже не будут равными, а массы этих веществ уже не будут пропорциональными их молярным массам.

   Фактор эквивалентности feq вещества - это величина, показывающая, какая часть единицы вещества (молекула, ион), в данной химической реакции, соответствует одному эквиваленту:

feq  =  1
-----
z

   Для одного и того же вещества, в различных химических реакциях, фактор эквивалентности может быть разным.
При определении фактора эквивалентности (всегда feq ≤ 1) и эквивалентного числа (всегда feq ≥ 1) учитываются следующие характеристики формульных частиц и химических реакций:
   • стехиометрическая валентность
   • положительный и отрицательный заряд ионов (ионная валентность)
   • протоны (катионы водорода) как носители положительного элементарного заряда
   • электроны как носители элементарного отрицательного заряда
   • степень окисления

   В обменных реакциях z отвечает сумме зарядов ионов, которыми обменивается с данным веществом другой реагент.
Пример.

2Al(OH)3 + 3H2SO4 = Al2(SO4)3 + 3H2O

   z(Al(OH)3) = 1 + 1 + 1 = 3, число ОН1- групп учавствующих в реакции; feq(Al(OH)3) = 1/3;
   z(H2SO4) = 1 + 1 = 2; количество H+ участвующих в реакции; feq(H2SO4) = 1/2;
   z(Al2(SO4)3) = 3 + 3 = 2 + 2 + 2 = 6; где 3 и 2 заряды ионов Al3+ и SO42-; feq(Al2(SO4)3) = 1/6;
   z(H2O) = 1; т.к. молекула воды образована ионами H+ и ОН-; feq(H2O) = 1/1;

   А вот например в этой реакции:

NaOH + H2SO4 = NaHSO4 + H2O

как видите, только один протон в молекуле серной кислоты принимает участие в реакции, поэтому z для серной кислоты в этой реакции равно 1.

   В окислительно-восстановительных реакциях z окислителя (восстановителя) равно числу электронов которое принимает (отдает) одна формульная единица окислителя (восстановителя).
Пример.

10KCl + 2KMnO4 + 8H2SO4 = 2MnSO4 + 6K2SO4 + 5Cl2 + 8H2O

   MnO4- + 5e- → Mn2+; z(MnO4-) = z(Mn2+) = 5
   2Cl- - 2e- → Cl2; z(Cl-) = 1, z(Cl2) = 2

   Как видно, фактор эквивалентности вещества обозначает долю формульной единицы вещества (или его количества), которая принимает участие в единичном акте химической реакции - т.е. в единичной перегруппировке атома или (и) электрона. Например для MnO4- 1/5 является той частью этой частицы, которая принимает 1 электрон, а вот для Cl- - фактор эквивалентности 1/1 = 1 т.е. сам ион хлора принимает участие в реакции перегруппировки одного электрона - он отдает электрон. В первом случае, говоря о доли, части группы MnO4-, имеется в виду условная ее часть, т.к. MnO4- нельзя разделять на части практически, ибо в таком случае эта группа уже не будет обладать своими химическим исвойствами. Cl- - напротив, представляет собой реальную частицу, ион.

   Эквивалент - это реальная или условная частица, которая в химических реакциях способна принимать или отдавать единичный положительный (протон) или единичный отрицательный (электрон) заряд.

   Теперь становится ясной суть закона эквивалентов: элементарный акт химической реакции состоит в перегруппировке и обмене атомами и электонами сопровождающийся изменением зарядов атомов, доля или часть формульной частицы вещества учавствующая в одном таком элементарном акте и называется эквивалентом, поэтому один эквивалент одного вещества будет взаимодействовать только с одним эквивалентом другого вещества (или тогоже самого вещества в реакциях разложения и диспропорционирования) и в результате образуется один эквивалент нового вещества или веществ

   вещества реагируют и образуются в эквивалентных количествах

   Этот закон вывели немецкие химики Винцель и Рихтер в 1793 г.
   В макромасштабе реакции протекают как взаимодействие между различными количествами веществ, в большинстве случаев не равными друг другу. А вот

эквивалентные количества вещества - всегда одинаковы в конкретной реакции

neq  =  n
-----
feq

   Количество эквивалентов вещества принято обозначать как neq моль · эквивалент.
   Массу одного моль эквивалентов вещества назвают эквивалентная масса вещества, г/моль·эквивалент (или сокращенно г/моль·экв.)

Meq  =  feq · M

   Между величинами: масса вещества, количество эквивалентов и эквивалентная масса действительно такое соотношение:

m  =  neq · Meq

   Обратите внимание (студенты и учителя) на ошибку, которую часто допускают составители условий задач на тему Эквиваленты: "Найти эквивалент ..." - на самом деле эквивалент не нужно находить, эквивалент - это реальная или условная частица обладающая определенным свойством (см. определение выше). Находить нужно одну из характеристик эквивалента: количество эквивалентов, эквивалентную массу вещества. В старой литературе можно встретить определения типа "Эквивалентом элемента называют такое его количество, которое соединяется с 1 молем атомов водорода или замещает 1 моль атомов водорода в химических реакциях." и "Эквивалентом сложного вещества называется такое его количество, которое взаимодействует без остатка с одним эквивалентом водорода или вообще с одним эквивалентом любого другого вещества." - не будем анализировать логические ошибки и противоречия химических понятий в этих определениях (это можно сделать в пределах форума), но они ложны.
   На самом деле в этих определениях "эквиваленту" того или иного вещества - отвечает как раз фактор эквивалентности вещества, т.е. какая часть от 1 моль вещества соответствует 1 моль эквивалентов этого вещества. В приведенной выше реакции окисления ионов хлора перманганат ионами, "эквивалент" перманганата калия равен 0,2 моль, а фактор эквивалентности 1/5 часть от целого (1) без размерности.

Techemy 2009
e-mail: techemycom@gmail.com

bitcoin accepted here