4. Закон Авогадро 5. Следствия из закона Авогадро

Закон Авогадро - "в равных объёмах различных газов, взятых при одинаковых температуре и давлении, содержится одно и то же число молекул". Следствия закона

Первое следствие из закона Авогадро: один моль любого газа при одинаковых условиях занимает одинаковый объём.

В частности, при нормальных условиях, т. е. при 0 °C (273К) и 101,3 кПа, объём 1 моля газа, равен 22,4 л. Этот объём называют молярным объёмом газа Vm. Пересчитать эту величину на другие температуру и давление можно с помощью уравнения Менделеева-Клапейрона

Второе следствие из закона Авогадро: молярная масса первого газа равна произведению молярной массы второго газа на относительную плотность первого газа по второму.

Положение это имело громадное значение для развития химии, так как оно дает возможность определять частичный вес[2] тел, способных переходить в газообразное или парообразное состояние. Если через m мы обозначим частичный вес тела, и через d - удельный вес[3] его в парообразном состоянии, то отношение m / d должно быть постоянным для всех тел. Опыт показал, что для всех изученных тел, переходящих в пар без разложения, эта постоянная равна 28,9, если при определении частичного веса исходить из удельного веса воздуха, принимаемого за единицу, но эта постоянная будет равняться 2, если принять за единицу удельный вес водорода. Обозначив эту постоянную, или, что то же, общий всем парам и газам частичный объём через С, мы из формулы имеем с другой стороны m = dC. Так как удельный вес пара определяется легко, то, подставляя значение d в формулу, выводится и неизвестный частичный вес данного тела.

Элементарный анализ, например, одного из полибутиленов указывает, в нём пайное отношение углерода к водороду, как 1 к 2, а потому частичный вес его может быть выражен формулой СН2 или C2H4, C4H8 и вообще (СН2)n. Частичный вес этого углеводорода тотчас определяется, следуя закону Авогадро, раз мы знаем удельный вес, т. е. плотность его пара; он определен Бутлеровым и оказался 5,85 (по отношению к воздуху); т. е. частичный вес его будет 5,85 · 28,9 = 169,06. Формуле C11H22 отвечает частичный вес 154, формуле C12H24 - 168, а C13H26 - 182. Формула C12H24близко отвечает наблюденной величине, а потому она и должна выражать собою величину частицы нашего углеводорода CH2.

6. Закон эквивалентов Эквивалент вещества или Эквивалент - это реальная или условная частица, которая может присоединять, высвобождать или другим способом быть эквивалентна катиону водорода вионообменных реакциях или электрону в окислительно-восстановительных реакциях.

Например, в реакции:

NaOH + HCl = NaCl + H2O

эквивалентом будет реальная частица - ион Na+, в реакции

Zn(OH)2 + 2HCl = ZnCl2 + 2H2O

эквивалентом будет являться мнимая частица ?Zn(OH)2.

Под эквивалентом вещества также часто подразумевается количество эквивалентов вещества или эквивалентное количество вещества - число моль вещества, эквивалентное одному молькатионов водорода в рассматриваемой реакции.

Эквивалентная масса

Эквивалентная масса - это масса одного эквивалента данного вещества.

Эквивалентная молярная масса вещества

Молярная масса эквивалентов обычно обозначается как или . Отношение эквивалентной молярной массы вещества к его собственно молярной массе называется фактором эквивалентности (обозначается обычно как ).

Молярная масса эквивалентов вещества - масса одного моля эквивалентов, равная произведению фактора эквивалентности на молярную массу этого вещества.

Mэкв = fэкв?M

Фактор эквивалентности

Отношение эквивалентной молярной массы к его собственной молярной массе называется фактором эквивалентности (обозначается обычно как ).

Число эквивалентности

Число эквивалентности z представляет собой небольшое положительное целое число, равное числу эквивалентов некоторого вещества, содержащихся в 1 моль этого вещества. Фактор эквивалентности связан с числом эквивалентности z следующим соотношением: =1/z.

Например, в реакции:

Zn(OH)2 + 2HCl = ZnCl2 + 2H2O

Эквивалентом является частица ?Zn(OH)2. Число ? есть фактор эквивалентности, z в данном случае равно 2

вещество реакция

простое * сложное ОВР (Окислительно-восстановительная реакция) обменная

число атомов в формульной единице число катионов (анионов) число атомов элемента, поменявших степень окисления число замещенных частиц в формульной единице

характерная валентность элемента фиктивный заряд на катионе (анионе) число принятых (отданных) элементом электронов фиктивный заряд на частице

- для инертных газов

Фактор эквивалентности помогает сформулировать закон эквивалентности.

Закон эквивалентов

В результате работ И. В. Рихтера (1792-1800) был открыт закон эквивалентов:

все вещества реагируют в эквивалентных отношениях.

формула, выражающая Закон эквивалентов: m1Э2=m2Э1

7. Химический эквивалент элемента Эквивалент химический, условная частица, в целое число раз меньшая (или равная) соответствующей ей формульной единицы - атома, молекулы, иона, радикала и др. В одной формульной единице вещества В может содержаться z(B) химических эквивалентов этого вещества. Число z(B) (эквивалентное число) показывает, сколько химических эквивалентов содержится в одной формульной единице; всегда z(B) 1. Значения z(В) зависят от хим. реакции, в которой данное вещество участвует.

В обменных реакциях значения z(B) определяются стехиометрией реакции. Напр., для реакции Al2(SO4)3+12KOH 2К3[А1(ОН)6] + 3K2SO4 на одну формульную единицу Al2(SO4)3 затрачивается 12 формульных единиц КОН. Следовательно, значение z[Al2(SO4)3] = 12, a z(KOH) = 1. Значение химического эквивалента для Al2(SO4)3 равно 1/12формульной единицы Al2(SO4)3, а химический эквивалент КОН равен формульной единице КОН. В окислительно-восстановительных реакциях значение z(B) определяют по числу электронов, которые принимает одна формульная единица окислителя или отдает одна формульная единица восстановителя.

Например, в полуреакции значение z = 5, а значение химического эквивалента для анионов МnО-4 равно 1/5 формульной единицы Количество вещества химического эквивалента вещества В - nэк(В) - величина, пропорциональная числу химических эквивалентов этого вещества Nэк(B):

nэк(B)=Nэк(B)/NA,

где NA - постоянная Авогадро, Единица измерения количества вещества химического эквивалента - моль. Так как в одной формульной единице вещества В может содержаться z(B) химических эквивалентов этого вещества, то

где Nфе - число формульных единиц вещества В. Следовательно:

где nв - количество вещества В.

Молярная масса химического эквивалента вещества В - МЭК(В) - это масса вещества В (тв), деленная на количество вещества химического эквивалента:

Значение МЭК(В) можно найти, исходя из молярной массы вещества В (Мв, г/моль):

Молярная концентрация химического эквивалента растворенного вещества В - сЭК(В) представляет собой отношение количества вещества Э. х. nЭК(В) к объему раствора Vp:

cЭК(B) = nЭК(B)/Vp

Единица измерения сЭК(В) - моль/л, обозначение этой единицы - "н." (нормальность - число химических эквивалентов растворенного вещества в 1 л раствора). Запись 0,01 н. раствор КМnО4 означает сантинормальный раствр КМnО4, Величина сЭК(В) в конкретной реакции всегда в z(B) раз больше его молярной концентрации св:

Объем химического эквивалента газообразного вещества В - VЭК(B) представляет собой отношение объема данного газаVВ к количеству вещества химического эквивалента вещества В:

Единица измерения VЭК(В) - л/моль. Поскольку для газов, принимаемых условно за идеальные, nв = VB/Vn, где Vп =22,414 л/моль, то

Т. обр., VЭК(B) в конкретной химической реакции, протекающей в нормальных условиях, всегда в z(В) раз меньше объема 1 моля идеального газа.

Закон химических эквивалентов гласит: элементы всегда соединяются между собой в определенных массовых количествах, соответствующих их химическим эквивалентам, или: в реакциях всегда участвуют равные количества вещества химических эквивалентов. Поэтому для реакции, в которой взаимодействуют вещества А и В, будут справедливы равенства:

Раньше под химическим эквивалентом понимали количество вещества, которое присоединяет или замещает 1 моль атомов водорода в ходе хим. реакции. Однако это понятие относится не к самому химическому эквиваленту, а к количеству вещества химического эквивалента взятого вещества В, как это видно из приведенных выше других физических величин, связанных с понятием химический эквивалент Ранее использовали также понятие "грамм-эквивалент", равный химическому эквиваленту, выраженному в граммах.