2. Понятие эквивалента элемента и закон эквивалентов. Расчет молярной массы эквивалента для элементов и соединений ( кислоты, основания, соли) и в реакциях.

Эквивалент – это реальная или условная частица, которая в кислотно-основных реакциях присоединяет (или отдает) один ион Н⁺ или ОН^–, в окислительно-восстановительных реакциях принимает (или отдает) один электрон, реагирует с одним атомом водорода или с одним эквивалентом другого вещества. Например, рассмотрим следующую реакцию: 

H₃PO₄ + 2KOH = K₂HPO₄ + 2H₂O.

В ходе этой реакции только два атома водорода замещаются на атомы калия, иначе, в реакцию вступают два иона Н+ (кислота проявляет основность 2). Тогда по определению эквивалентом H₃PO₄ будет являться условная частица 1/2H₃PO₄, т.к. если одна молекула H₃PO₄ предоставляет два иона Н⁺, то один ион Н⁺ дает половина молекулы H₃PO₄.

Эквивалент, как частица, может быть охарактеризован молярной массой (молярным объемом) и определенным количеством вещества ν_э. Молярная масса эквивалента (М_Э) – это масса одного моль эквивалента. Она равна произведению молярной массы вещества на фактор эквивалентности:

М_Э = Мf_Э.

Молярная масса эквивалента имеет размерность «г/моль».

Молярная масса эквивалента сложного вещества равна сумме молярных масс эквивалентов образующих его составных частей, например:

М_Э(оксида) = М_Э(элемента) + М_Э(О) = М_Э(элемента) + 8

М_Э(кислоты) = М_Э(Н) + М_Э(кислотного остатка) = 1 + М_Э(кислотного остатка)

М_Э(основания) = М_Э(Ме) + М_Э(ОН) = М_Э(Ме) + 17

М_Э(соли) = М_Э(Ме) + М_Э(кислотного остатка).

Газообразные вещества помимо молярной массы эквивалента имеют молярный объем эквивалента (или V_Э) – объем, занимаемый молярной массой эквивалента или объем одного моль эквивалента. Размерность «л/моль». При н.у. получаем:

 

Закон эквивалентов был открыт в 1792 г. И. Рихтером. Современная формулировка закона: вещества реагируют и образуются согласно их эквивалентам. Все вещества в уравнении реакции связаны законом эквивалентов, поэтому:

_э(реагента₁) = … = _э(реагента_n) = _э(продукта₁) = … = _э(продукта_n)

3. Понятие степень окисления, окислитель и восстановитель. Правила расчета степеней окисления. Типы окислительно-восстановительных реакций. Расчет молярной массы эквивалента окислителя и восстановителя в ОВР.

Степень окисления – это условный заряд атома в молекуле или кристалле. Его определяют, условно считая все полярные связи полностью ионнымии.

В окислительно-восстановительных реакциях электроны от одних атомов, молекул или ионов переходят к другим. Процесс отдачи электронов - окисление. При окислении степень окисления повышается:

H₂⁰ - 2ē = 2H⁺

S^-2 - 2ē = S⁰

Al⁰ - 3ē = Al⁺³

Fe⁺² – ē = Fe⁺³

2Br ^- - 2ē = Br₂⁰

Процесс присоединения электронов – восстановление. При восстановлении степень окисления понижается.

Mn⁺⁴ + 2ē = Mn⁺²

S⁰ + 2ē = S^-2

Cr⁺⁶ +3ē = Cr⁺³

Cl₂⁰ +2ē = 2Cl^-

O₂⁰ + 4ē = 2O^-2

Атомы или ионы, которые в данной реакции присоединяют электроны являются окислителями, а которые отдают электроны - восстановителями.

В зависимости от того, находятся ли атомы, выполняющие в реакции функцию окислителя (акцептора электронов) и восстановителя (донора электронов) в одном или в различных веществах, все окислительно-восстановительные процессы можно разделить на три типа: межмолекулярные, внутримолекулярные и диспропорционирования.

В межмолекулярных (межатомных) реакциях окислительные функции выполняют одни вещества, а восстановительные – другие. Например, в реакции

H₂S + Cl₂ = S + 2HCl

электроны от восстановителя – молекулы сероводорода – переходят к окислителю – молекуле Cl₂.

В реакциях внутримолекулярного окисления-восстановления одна часть молекулы – окислитель, другая – восстановитель. Простейшими примерами могут служить реакции термического разложения вещества: 

2NO₂=2NO+O₂

(NH₄)₂Cr₂O₇=N₂+Cr₂O₃+4H₂O

Реакции диспропорционирования (самоокисления-самовосстановления) протекают с одновременным уменьшением и увеличением степени окисления атомов одного и того же элемента. Они характерны для соединений или простых веществ, состоящих из промежуточных степеней окисления данного элемента: 

Cl₂+H₂O=HCl+HClO

4KClO₃=3KClO₄+KCl

3KBrO=KBrO₃+2KBr

Эквивалент окислителя или восстановителя – реальная или условная частица вещества, соответствующая одному электрону в данной полуреакции окисления-восстановления. Фактор эквивалентности частиц (молекул, ионов, атомов), участвующих в окислительно-восстановительных реакциях F_Экв=1/n, где n – число принятых или отданных электронов. Молярная масса эквивалента окислителя или восстановителя (Мэ) равна молярной массе, умноженной на фактор эквивалентности:

Мэ = F_Экв · М = М/n