Тема 2. Эквиваленты

Эквивалентом вещества называется некоторая реальная или условная частица, которая может присоединять, высвобождать или каким-либо другим способом замещать один эквивалент водорода или один эквивалент кислорода.

Численно эквивалент водорода принят равным 1,00, а кислорода – 8,00. Таким образом, моль водорода (Н₂) содержит 2 моль эквивалентов (Н), а моль кислорода (О₂) – 4 моль эквивалентов кислорода (О).

Фактор эквивалентности f_ЭК(Х) – число, равное той доле частицы X, которая является эквивалентом вещества в данной реакции.

Так, эквиваленты серной кислоты и ортофосфорной кислоты, так же как и гидроксидов кальция и алюминия в реакциях полной нейтрализации, соответственно равны 1/2 и 1/3 доле частицы X: ¹/₂ H₂SO₄, ¹/₃ H₃PO₄, ¹/₂ Ca(OH)₂ и ¹/₃ А1(ОН)₃. Для оксида олова (IV) и сульфата алюминия эквивалентами будут условные частицы ¹/₄ SnO₂ и ¹/₆ Al₂(SO₄)₃. В тех случаях, когда f_ЭК = 1, эквивалент идентичен самой частице Х. В окислительно-восстановительных реакциях эквивалент вещества – та условная частица, которая принимает (окислитель) или отдает (восстановитель) один электрон. Так, в кислой среде ион MnO₄^- принимает 5 электронов, поэтому f_ЭК для КMnO₄ равен ¹/₅ , а эквивалент перманганата калия – ¹/₅ КMnO₄.

Молярная масса эквивалента (М_ЭК) рассчитывается как произведение фактора эквивалентности на молярную массу вещества. Так, молярная масса эквивалента иона алюминия М_ЭК(¹/₃ А1³⁺) = 27/3 =9 г/моль. Молярные массы эквивалентов одноатомных и многоатомных ионов равны их ионной массе, деленной на заряд, а молярные массы эквивалентов солей, кислот и оснований в реакциях обмена выражаются через молекулярную массу, деленную на произведение абсолютного значения заряда одного из ионов на число их в соединении. Причем М_ЭК кислоты равен ее молекулярной массе, деленной на ее основность в реакции (число водородных ионов, участвующих в химической реакции), а М_ЭК основания – молекулярной массе, деленной на кислотность основания в реакции (число гидроксильных групп, принимающих участие в химической реакции).

					n=1 	NaH2PO4	MЭК(H3PO4) = 98,0 г/моль экв
					n=2
H3PO4 + n NaOH				–––––		Na2HPO4	MЭК(H3PO4) = 49,0 г/моль экв
					n=3
						Na3PO4	MЭК(H3PO4) = 32,7 г/моль экв

В окислительно-восстановительных реакциях М_ЭК окислителя (или восстановителя) соответствует молекулярной массе, деленной на то число электронов, которое приобретается (теряется) одной молекулой окислителя (восстановителя) в рассматриваемой окислительно-восстановительной реакции.

					H+ 	Mn2+	MЭК(MnO4-) = 23,8 г/моль экв
					H2O
MnO4- + NO2-				–––––		MnO2	MЭК(MnO4-) = 39,6 г/моль экв
					OH-
						MnO42-	MЭК(MnO4-) = 118,9 г/моль экв

Согласно закону эквивалентов Рихтера (1793 г.) все вещества реагируют и образуются в эквивалентных количествах.

n_ЭК(1) = n_ЭК(2) = n_ЭК(3) …

где n_ЭК(А) – число молярных эквивалентов вещества А, моль экв.

nЭК(А) =	m(А)
	МЭК(А)

Пример 1. При сгорании 5,00 г трехвалентного металла образовалось 9,45 г его оксида. Определите массу эквивалента этого металла и назовите металл.

m(1)	=	M(2)
МЭ(1)		МЭ(2)

m(O) = 9,44 - 5,00 = 4,45 г; М_Э(О) = 8,00

5,00	=	4,45	 x =	5,00 · 8,00	= 8,99 г/моль экв. Э = 8,99
x		8,00		4,45

B =	A	 А = В · Э = 3,00 · 8,99 = 26,97
	Э

Пример 2. 0,978 г щелочного металла реагирует с 0,200 г кислорода и с 3,17 г галогена. Определите эквивалент галогена и назовите его.

m(1)	=	m(2)	=	m(3)
Э(1)		Э(2)		Э(3)

0,200	=	3,17	 x =	3,17 · 8,00	= 126,8
8,00		х		0,200

2Me + xГ₂  2MeГ_x; Г₂ + 2ē = 2Г^-;

Э(Г2)=	Мr(Г2)
	2

Мr(Г2)= 2 · 126,8 = 253,6; Аr(Г2)=	Мr(Г2)	; Аr(Г2)=126,8
	2

Галоген – иод