Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
практикум для лечебников.doc
Скачиваний:
53
Добавлен:
14.11.2019
Размер:
4.19 Mб
Скачать

Химический эквивалент.

Химическим эквивалентом называется условная или реальная частица вещества, которая может присоединять, высвобождать или другим способом быть эквивалентна катиону водорода в ионообменных реакциях или электрону в окислительно-восстановительных реакциях.

В роли химического эквивалента может выступать молекула (формульная единица), атом или ион вещества. В этом случае эквивалент является реально существующей частицей. Но часто он представляет собой условную частицу, которая в целое число раз меньше молекулы (формульной единицы), атома или иона вещества.

Одному и тому же веществу Х может соответствовать несколько химических эквивалентов. Определить, что именно представляет собой химический эквивалент Х (реальную частицу или какую-то часть её), можно только, исходя из конкретной химической реакции, в которой это вещество участвует.

Число, показывающее, какую часть реальной частицы вещества Х составляет его химический эквивалент, называется фактором эквивалентности и обозначается fэкв.(Х).

Фактор эквивалентности вещества является безразмерной величиной и определяется по формуле

где z* – число эквивалентности вещества.

В реакциях ионного обмена для кислоты число эквивалентности равно числу ионов Н+, замещённых в её молекуле на ионы металла или NH4+.

У одноосновных кислот (HCl, HNO3, и т.д.) число эквивалентности всегда равно единице. Для многоосновных кислот (H3PO4, H2S и т.д.) оно может принимать несколько значений, в зависимости от количества замещенных ионов водорода в их молекулах.

Для основания в реакциях ионного обмена число эквивалентности равно количеству ионов ОН-, замещённых в его формульной единице на кислотные остатки.

У однокислотных оснований (КОН, NaOH и т.д.) число эквивалентности всегда равно единице. Многокислотные основания (Al(OH)3, Ba(OH)2 и т.д.) могут иметь несколько значений числа эквивалентности.

Для соли число эквивалентности равно произведению числа ионов металла (или NH4+), содержащихся в её формульной единице, на заряд одного такого иона.

В общем случае эквивалент любого вещества Х записывается следующим образом 1/z*(X).

Поясним вышесказанное на примере следующих реакций:

  1. H3PO4 + 3KOH = K3PO4 + 3H2O

fэкв.(H3PO4) = fэкв.( KOH) = 1

Химическими эквивалентами исходных веществ будут, соответственно:

1/3 (H3PO4) составляет 1/3 часть молекулы;

1(KOH) совпадает с формульной единицей вещества.

В реакции на одну молекулу Н3РО4 расходуется три формульных единицы КОН, но на 1·3 = 3 химических эквивалента Н3РО4 расходуется такое же количество химических эквивалентов (3·1 = 3) КОН.

  1. H3PO4 + Ca(OH)2 = CaHPO4 + 2H2O

fэкв.(H3PO4) = fэкв.( Ca(OH)2) =

Химическими эквивалентами исходных веществ будут, соответственно:

(H3PO4) составляет 1/2 часть молекулы;

(Ca(OH)2) составляет 1/2 часть формульной единицы.

В реакции на одну молекулу Н3РО4 расходуется одна формульная единица Ca(OH)2, но на 1·2 =2 химических эквивалента Н3РО4 расходуется такое же количество химических эквивалентов (1·2 = 2) Ca(OH)2.

  1. Al(OH)3 + 2HCl = AlOHCl2 + 2H2O

fэкв.(Al(OH)3) = fэкв.( HCl) = 1

Химическими эквивалентами исходных веществ будут соответственно:

(Al(OH)3) составляет 1/2 часть формульной единицы;

1(HCl) совпадает с молекулой вещества.

В реакции на одну формульную единицу Al(OH)3 расходуется две молекулы HCl, но на 1·2=2 химических эквивалента Al(OH)3 расходуется такое же количество химических эквивалентов (1· 2=2)HCl.

  1. Al2(SO4)3 + 3BaCl2 = 3BaSO4↓ + 2AlCl3

fэкв.(Al2(SO4)3) = fэкв.( BaCl2) =

Химическими эквивалентами исходных веществ будут, соответственно:

(Al2(SO4)3) составляет 1/6 часть формульной единицы;

(BaCl2) составляет 1/2 часть формульной единицы.

В реакции на одну формульную единицу Al2(SO4)3 расходуется три формульных единицы BaCl2, но на 1·6=6 химических эквивалентов Al2(SO4)3 расходуется такое же количество химических эквивалентов (3·2 = 6) BaCl2.

Для вещества Х, участвующего в окислительно-восстановительной реакции (ОВР), z* является величиной, равной числу электронов, которые одна его молекула (формульная единица) присоединяет (если Х является окислителем) или отдаёт (если Х является восстановителем) в ходе реакции.

Например, в реакциях:

1) 3H2S-2 + 2 HN+5 O3 = 3S0 + 2N+2 O + 4 H2O

восстановитель окислитель

S-2 - 2ē = S0 2 3

6

N+5 + 3ē = N+2 3 2

fэкв.( H2S)= ; fэкв.( HNO3 )= .

Химическими эквивалентами исходных веществ будут, соответственно:

(H2S) составляет 1/2 часть молекулы,

(HNO3) составляет 1/3 часть молекулы.

В реакции на три молекулы H2S расходуется две молекулы HNO3, но на 3·2=6 химических эквивалентов H2S расходуется такое же количество химических эквивалентов (2·3=6) HNO3.

2) 5H2C2+3O4+2KMn+7O4+3Н24=10C+4O2+K2SO4+ 2Mn+2SO4 +8H2O

восстановитель окислитель

+3 - 2ē = 2С+4 2 5

10

Mn+7 + 5ē = Mn+2 5 2

fэкв.( H2C2O4 )= ; fэкв.( KMnO4 ) = .

Химическими эквивалентами исходных веществ будут, соответственно:

(H2C2O4) составляет 1/2 часть молекулы;

(KMnO4) составляет 1/5 часть формульной единицы.

В реакции на пять молекул H2C2O4 расходуется две формульных единицы KMnO4, но на 5·2=10 химических эквивалентов H2C2O4 расходуется такое же количество химических эквивалентов (2·5=10) KMnO4.

3) 2С0 + 2HN+5 O3 = 2C+4O2 + N2+1O + H2O

восстановитель окислитель

С 0 - 4ē = С+4 4 2

8

2N+5 + 8ē = 2N+1 8 1

fэкв.(С)= ; fэкв.(HNO3)= .

Химическими эквивалентами исходных веществ будут, соответственно:

(С) составляет ¼ часть атома;

(HNO3) составляет 1/4 часть молекулы.

В реакции на два атома С расходуется две молекулы HNO3 и на 2·1=2 химических эквивалента С расходуется такое же количество химических эквивалентов (2·1=2) HNO3.

Количества прореагировавших молекул (формульных единиц) исходных веществ в большинстве химических реакций не относятся друг к другу как 1:1. Исключение составляют те случаи, когда в уравнении реакции перед формулами реагентов стоят одинаковые стехиометрические коэффициенты. Но в любой химической реакции количества расходованных химических эквивалентов исходных веществ равны между собой.