Лабораторна робота № 2. Основні закони хімії. Визначення еквівалентної маси цинку
Мета роботи: ознайомлення з методом визначення еквівалентної маси металів за об’ємом витисненого ними водню з кислоти.
Матеріали та обладнання: колба – реактор об’ємом 100…250 мл, лійка, штатив, пробка з газовідівдною трубкою, пневматична ванна, циліндр, технічні терези, ошурки цинку, хлоридна кислота 1:1, фільтрувальний папір.
Теоретичний мінімум.
Закон збереження маси: в результаті хімічних перетворень сума мас речовин до реакції і сума мас речовин після реакції однакова.
Закон збереження енергії: будь-яка енергія не зникає і не виникає, а тільки одні її види переходять в інші.
Закон сталості складу: кожна речовина має постійний якісний і кількісний склад незалежно від способів її одержання. Речовини, що отримані різними способами, але які мають той самий якісний і кількісний склад, мають однакові хімічні властивості.
Закон кратних відношень: якщо два елементи утворюють один з одним кілька хімічних сполук, то маси одного елемента, що приходяться на ту саму масу іншого елемента, відносяться між собою як невеликі цілі числа.
Закон об'ємних відношень: об'єми взаємодіючих газоподібних речовин відносяться між собою і до об'ємів продуктів реакції, як невеликі цілі числа.
Закон Авогадро (1811 р.): у рівних об'ємах різних газів при однакових умовах міститься однакове число часток (молекул, атомів, йонів).
Наслідки:
1. Моль будь-якого газу при нормальних умовах займає об'єм 22,4 л.
2. Моль будь-якого газу за нормальних умов містить 6,02 · 1023 часток (стала Авогадро NА).
Закон еквівалентності. Кількісні дослідження хімічних перетворень свідчать, що речовини реагують між собою тільки за певних массових співвідношеннь. Для характеристики таких масових співвідношень речовин, що взаємодіють одна з одною або змішують один елемент іншим без залишку, введено поняття «еквівалент».
Хімічний еквівалент елемента – це масова кількість елемента, яка сполучається з 1,008 масової частки Гідрогену чи з 8 масовими частками Оксигену або заміщує ті самі кількості Гідрогену чи Оксигену в їхніх сполуках.
Еквівалент є безрозмірною величиною. Поняття еквівалента тісно пов’язане з поняттям мольної маси еквівалента (Ме)
Мольною масою еквівалента називається маса еквівалента, виражена в грамах на моль еквівалента.
Закон еквівалентів. (Ріхтер, Дальтон, початок XIX ст.). Хімічні елементи і речовини реагують між собою в масових кількостях, пропорційних їхнім еквівалентам.
Для реакції в загальному вигляді:
nA(т) +mB(г) →xC(т) +yD(г),
тоді
можна записати
;
і
т.д.
де (т) – речовина в твердій фазі; (г) – речовина у газуватій фазі;; МА , МС– маси відповідних речовин, Меа, МеС – еквівалентні маси відповідних речовин; VВ – об’єм газуватої речовини; VеВ – об’єм, еквівалентний об’єму цієї газуватої речовини.
На основі закону еквівалентів виведено такі формули для розрахунків мольних мас еквівалентів простих речовин і хімічних сполук (відповідно до їх класифікації за чотирма класами):
Ме кислоти = молярна маса кислоти / кількість атомів Гідрогену, що обмінюються;
Ме основи = молярна маса основи / кількість гідроксогруп, що обмінюються;
Ме солі = молярна маса солі / (кількість атомів металу х валентність металу)
Теоретичне значення еквівалента елемента визначають за формулою:
,
де А – атомна маса елемента, В – стехіометрична валентність елемента.