Введение

Составной частью курса химии в высшей школе являются лабораторные занятия, без которых нельзя обучить студентов основам химии.

Опыт преподавания общей и неорганической химии для студентов нехимических специальностей показал, что в этом курсе должны находить отражение элементы количественного анализа, в особенности, если этот курс является единственной химической дисциплиной, изучаемой студентами.

Каждой лабораторной работе предшествует краткое теоретическое введение, в нем содержатся все необходимые для выполнения данной работы сведения. Успешное выполнение лабораторных работ по общей и неорганической химии предполагает предварительную самостоятельную работу студента, которая включает следующие этапы:

1. ознакомление с кратким теоретическим материалом по лабораторной работе, который включает минимум информации, необходимой для выполнения данной работы;

2. более глубокое изучение теоретического материала по учебнику согласно приведенным ссылкам;

3. изучение экспериментальной части лабораторной работы, а также методику выполнения самой лабораторной работы и обработки полученных результатов;

4. организация рабочего места для выполнения лабораторной работы;

5. подготовка заготовки отчета, которая включает тему лабораторной работы, цель работы, перечень приборов и реактивов, описание хода работы и формы таблиц.

6. особое внимание надо уделять мерам предосторожности, предотвращения несчастных случаев.

Лабораторная работа считается полностью завершенной, если по данной работе сдан коллоквиум, выполнена сама работа и защищен отчет.

1 Эквивалент веществ

Эквивалент – одно из стехиометрических понятий химии, указывает на равноценность количественных отношений исходных и образующихся веществ в химической реакции. Такая равноценность обуславливается равенством числа разрывающихся химических связей в исходных веществах и образующихся - в продуктах.

Пример:

Fe(OH)₃ + 3HCl  FeCl₃ + 3H₂O

1 моль 3 моль 1 моль 3 моль

В графической форме:

3 хим. 3 хим. 3 хим. 3 хим.

с вязи связи связи связи

6 хим. связей 6 хим. связей

1 моль Fe(OH)₃, HCl, FeCl₃ и HOH содержат различное число реакционно - способных химических связей и в этом смысле указанные количества этих веществ не равноценны, не эквивалентны. Реакция произойдет, если на 3 разрывающиеся химические связи в Fe(OH)₃ будет приходиться 3 связи в HCl, что соответствует 3HCl. Как показывает приведенное выше уравнение, равноценными (другими словами, эквивалентными) по числу связей (n_х.св.) будут 1Fe(OH)₃, 3HCl, 1FeCl₃, 3HOH. Эквивалентными будут и такие доли молекул веществ, которые соответствуют возможности образования одной химической связи. Для 1 моля сложного вещества эта доля определит 1 моль-экв.

(1)

Масса одного моль – эквивалента сложного вещества, называемая молярной массой эквивалента, равна:

(2)

где М – молярная масса вещества;

n_х.св. – количество образующихся химических связей.

В рассматриваемой реакции:

1 моль-экв. Fe(OH)₃ =

где nОН^- - количество ОН-групп в молекуле гидролиза

Мэ(Fe(OH)₃) =

1 моль-экв. HCl =

где nН⁺ - количество водорода в молекуле кислоты

Мэ(HCl) =

Таким образом, число реакционноспособных химических связей в зависимости от состава и строения вещества можно выразить более конкретно:

Типы соединений	n х.св. равно
Кислоты	n н+ - число катионов водорода
Основания	n он- - число анионов гидроксила
Соли	nkt  Z kt = nAn  Z An n – число ионов; Z – заряд иона
Оксиды	nэлем.  Z элем.=nO ZO n – число атомов элементов; Z – степень окисления элементов

Эквивалентными являются также элементы или группы элементов (катионы и анионы в электролитах), образующие одно вещество.

Примеры:

1S и 3O эквивалентны, так как число химических связей серы

n(S)  B(S) = 16=6 равно числу связей кислорода n(О) B(О) = 32=6

где B(S) и B(O) соответственны валентности серы и кислорода

1 моль-экв S =

М_Э (S) =

где М_Э (S) = молярная масса эквивалента серы

1 моль-экв О =

Мэ (О) =

2 В соединении Fe(OH)₃ эквивалентными будут 1Fe³⁺ и 3OH^-, так как объединяют эти частицы в одно вещество общие химические связи:

n_х.св. = nFe³⁺  ZFe³⁺ = nOH^-  ZOH^- = 3

Значения масс эквивалентов сложных веществ можно выразить через массы эквивалентов составляющих. Заменив в выражении молярную массу (М) на численно равную относительную молекулярную (М_r), молярную массу эквивалента (М_Э) – на эквивалентную (Э), получим:

где Мэ(Kt) и Мr(An) – молярная масса катиона и аниона;

n_х.св.(Kt) и n_х.св.(An) – количество химических связей катиона и аниона;

Mэ(Kt) и M’(An) – молярные массы эквивалентов катиона и аниона.

Эквивалентность реагирующих и образующихся веществ отражает закон эквивалентов, которому можно придать различные математические выражения:

1) n_Э,1 = n_Э,2 = n_Э,3 = … (3)

n_Э – число моль-эквивалентов

(4)

(5)

m – масса; V – объем; V_Э – объем одного моль-эквивалента

2) или (6)

3) или (7)

Объем 1 моль-эквивалента газов имеет различные значения:

1 моль-экв. Н₂ =

1 моль Н₂ 22,4 л х = 11,2 л

1 моль-экв  1/2 моль х л

1 моль-экв. О₂ =

1 моль О₂ 22,4 л х = 5,6 л

1 моль-экв  1/4 моль х л