1.3 Закон эквивалентов – главное равенство в титриметрии

В современной трактовке закон эквивалентов Рихтера формулировался бы следующим образом: массы веществ вступают по взаимодействие и образуются, с ив соответствии х молярными массами эквивалентов.

Предположим, что реагируют между собой вещества Х₁ и Х₂. Тогда математическое выражение закона эквивалентов Рихтера для исходных веществ запишется следующим образом:

Сделаем преобразование с представленным выше соотношением

Разделим обе части соотношения . Тогда, получаем конечное выражение

Левая и правая часть соотношения представляет равенство молей эквивалентов веществ Х₁ и Х₂:

Напомним, что количество эквивалента веществ Х вычисляется по формуле n(1/z)= .

Таким образом, современная формулировка закона эквивалентов Рихтера удобная для обработки титриметрических данных следующая:

число моль эквивалентов для всех веществ, участвующих в реакции, одинаково.

Пример 1. Лимонная кислота представляет трехосновную кислоту, формулу которой можно условно представить как H₃R. Полная нейтрализация раствора лимонной кислоты раствором гидроксидом натрия основано на реакции:

H₃R + 3NaOH =Na₃R +3H₂O

Чтобы написать закон эквивалентов для веществ, участвующих в реакции, представим необходимые для этого операции.

Вычислим эквивалентные числа для лимонной кислоты и гидроксида натрия.

Так как, согласно уравнению, лимонная кислота нейтрализуется полностью и ведет себя как трехосновная кислота, то эквивалентное число для нее равна z=3. Фактор эквивалентности лимонной кислоты равен f=1/3.

Гидроксид натрия имеет эквивалентное число равное z=1. Фактор эквивалентности равен f=1/1=1.

Следовательно, закон эквивалентов для реакции взаимодействия лимонной кислоты с гидроксидом натрия будет выглядеть так:

n(1/3 Н₃R)=n(NaOH)

Пример 2. В фармакопейном анализе определение сульфата железа (II) осуществляют методом перманганатометрического титрования. Уравнение химической реакции, которая отражает процесс титрования, представляется следующей схемой:

FeSO₄+KMnO₄+H₂SO₄ →Fe₂(SO₄)₃ +MnSO₄ +K₂SO₄ +H₂O

В этой реакции КMnO₄ – окислитель, т.к. Mn⁷⁺+5e=Mn²⁺ . FeSO₄ – восстановитель, т.к. Fe²⁺ -e =Fe³⁺

Эквивалентное число для перманганата калия KMnO₄ равно z=5, т.к. моль атомов марганца в степени окисления +7, принимают 5 моль электронов, чтобы перейти в степень окисления +2. Фактор эквивалентности равен f=1/z=1/5 .

Эквивалентное число для сульфата железа (II) FeSO₄ равна z=1, т.к. один моль атомов железа в степени окисления +2 отдает один моль электронов, чтобы перейти в степень окисления +3. Фактор эквивалентности для сульфата железа (II) FeSO₄ равен f=1/z=1/1=1 .

Закон эквивалентов для интересующих веществ в данной реакции будет иметь вид:

n(FeSO₄)=n(1/5 KMnO₄)

Закрепление материала.

1. Процесс окисления пероксида водорода под действием перманганата калия в сернокислой среде описывается уравнением:

H₂O₂ + KMnO₄ + H₂SO₄ → MnSO₄ + O₂ + K₂SO₄ +H₂O

Напишите закон эквивалентов через равенство молей эквивалентов для окислителя и восстановителя в этой реакции.

2. Напишите закон эквивалентов для окислителя и восстановителя в реакции

Н₂О₂ + KMnO₄ +H₂O →MnO₂+ O₂+ KOH + H₂O