Jak vypočítat ekvivalentní hmotnost

Když se chemikálie kombinují, dělají to ve známých pevných poměrech. I když jste nikdy sami formálně nepracovali s chemikáliemi, pravděpodobně jste viděli napsaný svůj podíl chemických reakcí a víte, že se objevují v předvídatelném formátu. Zvažte například reakci kyseliny sírové a hydroxidového iontu za vzniku vody a síranového iontu:

H₂TAK₄ + 2 OH⁻ → 2H₂O + SO₄²⁻

Čísla před molekulami, koeficienty, ukazují počty každé molekuly reaktantu a produktu ve vztahu k sobě navzájem; dolní indexy ve sloučeninách ukazují, kolik atomů každého typu je v dané molekule. Tato čísla jsou vždy celá čísla, nikoli zlomková čísla jako 4,24 nebo 1,3. Ale co představují?

Koncept ekvivalentní hmotnost umožňuje prozkoumat skutečnost, že atomy se spojují a tvoří molekuly v pevném počtu, nikoli v hmotnostním poměru. To znamená, že zatímco se hmotnosti prvků liší, pokud jde o vazbu s jinými atomy, atomy počet atomů, vyjádřeno v molech, je určujícím faktorem toho, kolik daného prvku nebo sloučeniny bude reagovat s danou hmotou jiného.

Jeden mol látky je definován jako 6,02 × 10²³ jednotlivé částice (atomy nebo molekuly) této látky. (Toto je přesný počet atomů ve 12 gramech uhlíku.) Jak se pohybujete zleva doprava a dolů po periodické tabulce, hmotnost jednoho molu daného prvku nebo jeho molekulární váha (MW), je uveden v odpovídajícím poli pro tento prvek, obvykle ve středu dole.

Příklad pomáhá pochopit tuto definici. Pokud máte jednu molekulu vody, H₂O, vidíš, že dva atomy H reagují s jedním atomem O za vzniku této sloučeniny. Ale protože MW H je asi 1,0 a než O je 16,0, můžete vidět, že molekula obsahuje 2 (1) = 2 hmotnostní díly H na každých (1) (16) = 16 hmotnostních dílů O. Takže pouze 2/18 = 11/1 procent hmotnosti vody sestává z H, zatímco 16/198 = 88,9 procent tvoří O.

Ekvivalentní hmotnost lze považovat za hmotnost (nebo přesněji hmotnost) látky, která bude obsahovat jediný reaktivní proton (nebo vodíkový ion, H⁺) nebo jediný reaktivní hydroxidový ion (-OH⁻). První případ se týká kyseliny, což jsou dárci protonů, zatímco druhý platí pro základny, což jsou akceptory protonů.

Koncept ekvivalentní hmotnosti je nutný proto, že některé sloučeniny mohou darovat nebo přijímat více než jeden proton, což znamená, že pro každý přítomný mol je látka ve skutečnosti dvojnásobně reaktivní.

Obecný vzorec počtu ekvivalentů je

E = MW / číslo nabíjení

Kde MW je molekulová hmotnost sloučeniny a číslo náboje je počet ekvivalentů protonu nebo hydroxidu, které sloučenina obsahuje. Příklady s různými kyselinami a zásadami pomáhají ilustrovat, jak to funguje v praxi.

Vezměte si příklad kyseliny sírové shora:

H₂TAK₄ + 2 OH⁻ → 2H₂O + SO₄²⁻

Můžete vypočítat MW kyseliny odkazem na periodickou tabulku, abyste získali MW každého prvku, a přidáním 2 (1) + (32) + 4 (16) = 98,0.

Všimněte si, že tato kyselina může darovat dva protony, protože iont sulfátu je ponechán s nábojem -2. Ekvivalentní hmotnost je 98,0 / 2 = 49,0.

Pro základnu je úvaha stejná. Hydroxid amonný může přijmout proton v roztoku, aby se stal amonným iontem:

NH₄OH + H⁺ = H₂O + NH₄⁺

MW hydroxidu amonného je (14) + (4) (1) + (16) + 1 = 35,0. Protože pouze jednou je proton spotřebován, E pro tuto sloučeninu je 35,0 / 1 = 35,0.

• A gramový ekvivalent (geq) je počet gramů přítomné látky dělený její ekvivalentní hmotností. To může také být vyjádřeno jako počet nábojových prvků obsažených krát počet molů n.

Podívejte se na Zdroje pro web, který vám umožní automaticky vypočítat E pro různé molekulové hmotnosti a kombinace poplatků, nebo řešení pro libovolnou jednu hodnotu danou zbývajícími dvěma pro jakoukoli sloučeninu, kterou můžete přijít s.