Πώς να υπολογίσετε το ισοδύναμο βάρος

Όταν τα χημικά συνδυάζονται, το κάνουν σε γνωστές, σταθερές αναλογίες. Ακόμα κι αν δεν έχετε δουλέψει ποτέ επίσημα με χημικές ουσίες, πιθανότατα έχετε δει το μερίδιό σας στις χημικές αντιδράσεις να γράφονται και να γνωρίζετε ότι εμφανίζονται σε προβλέψιμη μορφή. Για παράδειγμα, εξετάστε την αντίδραση θειικού οξέος και ιόντος υδροξειδίου στην παραγωγή νερού και θειικού ιόντος:

Η₂ΕΤΣΙ₄ + 2OH⁻ → 2Η₂O + SO₄²⁻

Οι αριθμοί μπροστά από τα μόρια, οι συντελεστές, δείχνουν τους αριθμούς κάθε αντιδραστηρίου και μορίου προϊόντος σε σχέση μεταξύ τους. Οι δείκτες εντός των ενώσεων δείχνουν πόσα άτομα κάθε τύπου είναι σε ένα δεδομένο μόριο. Αυτοί οι αριθμοί είναι πάντα ακέραιοι, όχι κλασματικοί αριθμοί όπως 4.24 ή 1.3. Αλλά τι αντιπροσωπεύουν;

Η εννοια του ισοδύναμο βάρος σας επιτρέπει να εξερευνήσετε το γεγονός ότι τα άτομα συνδυάζονται για να σχηματίσουν μόρια σε αναλογίες σταθερού αριθμού και όχι σε αναλογίες μάζας. Δηλαδή, ενώ οι μάζες στοιχείων διαφέρουν, όταν πρόκειται για σύνδεση με άλλα άτομα, το

Ένα γραμμομόριο μιας ουσίας ορίζεται ως 6,02 × 10²³ μεμονωμένα σωματίδια (άτομα ή μόρια) αυτής της ουσίας. (Αυτό συμβαίνει να είναι ο ακριβής αριθμός ατόμων σε 12 γραμμάρια άνθρακα.) Καθώς μετακινείτε από αριστερά προς τα δεξιά και προς τα κάτω στον περιοδικό πίνακα, η μάζα ενός γραμμομορίου ενός δεδομένου στοιχείου, ή του μοριακό βάρος (MW), δίνεται στο αντίστοιχο πλαίσιο για αυτό το στοιχείο, συνήθως στο κέντρο του πυθμένα.

Ένα παράδειγμα βοηθά να κατανοήσουμε αυτόν τον ορισμό. Εάν έχετε ένα μόριο νερού, H₂Ο, μπορείτε να δείτε ότι δύο άτομα Η αντιδρούν με ένα άτομο Ο για να σχηματίσουν αυτήν την ένωση. Αλλά επειδή το MW του H είναι περίπου 1,0 και από το O είναι 16,0, μπορείτε να δείτε ότι το μόριο περιέχει 2 (1) = 2 μέρη μάζας του H για κάθε (1) (16) = 16 μέρη μάζας του O. Έτσι, μόνο το 2/18 = 11/1 τοις εκατό της μάζας του νερού αποτελείται από H, ενώ το 16/198 = 88,9 τοις εκατό αποτελείται από O.

Το ισοδύναμο βάρος μπορεί να θεωρηθεί ως το βάρος (ή η μάζα, να είναι ακριβές) μιας ουσίας που θα περιέχει ένα μόνο αντιδραστικό πρωτόνιο (ή ιόν υδρογόνου, H⁺) ή ένα αντιδραστικό ιόν υδροξειδίου (−OH)⁻). Η προηγούμενη υπόθεση ισχύει για οξέα, οι οποίοι είναι δότες πρωτονίων, ενώ ο δεύτερος ισχύει για βάσεις, που είναι αποδέκτες πρωτονίων.

Ο λόγος για τον οποίο απαιτείται η έννοια του ισοδύναμου βάρους είναι ότι ορισμένες ενώσεις μπορούν να δωρίσουν ή να δεχτούν περισσότερα από ένα πρωτόνια, πράγμα που σημαίνει ότι για κάθε mole που υπάρχει, η ουσία είναι στην πραγματικότητα διπλά αντιδραστική.

Ο γενικός αριθμός ισοδύναμων τύπων είναι

E = MW / αριθμός φόρτισης

Όπου MW είναι το μοριακό βάρος της ένωσης και ο αριθμός φορτίου είναι ο αριθμός ισοδυνάμων πρωτονίου ή υδροξειδίου που περιέχει η ένωση. Παραδείγματα με διαφορετικά οξέα και βάσεις διευκρινίζουν πώς λειτουργεί αυτό στην πράξη.

Πάρτε το παράδειγμα θειικού οξέος από ψηλά:

Η₂ΕΤΣΙ₄ + 2OH⁻ → 2Η₂O + SO₄²⁻

Μπορείτε να υπολογίσετε το MW του οξέος ανατρέχοντας σε έναν περιοδικό πίνακα για να λάβετε το MW κάθε στοιχείου και προσθέτοντας 2 (1) + (32) + 4 (16) = 98.0.

Σημειώστε ότι αυτό το οξύ μπορεί να δώσει δύο πρωτόνια, καθώς το θειικό ιόν αφήνεται με φορτίο −2. Αυτό το ισοδύναμο βάρος είναι 98,0 / 2 = 49,0.

Για μια βάση, η συλλογιστική είναι η ίδια. Το υδροξείδιο του αμμωνίου μπορεί να δεχτεί ένα πρωτόνιο σε διάλυμα για να γίνει ένα ιόν αμμωνίου:

ΝΗ₄ΟΗ + Η⁺ = Η₂Ο + ΝΗ₄⁺

Το MW υδροξειδίου του αμμωνίου είναι (14) + (4) (1) + (16) + 1 = 35.0. Δεδομένου ότι καταναλώνεται μόνο πρωτόνιο, το E για αυτήν την ένωση είναι 35,0 / 1 = 35,0.

• ΕΝΑ ισοδύναμο γραμμάριο (geq) είναι ο αριθμός των γραμμαρίων της υπάρχουσας ουσίας διαιρούμενος με το ισοδύναμο βάρος της. Μπορεί επίσης να εκφραστεί ως ο αριθμός των στοιχείων φόρτισης που περιλαμβάνονται ο αριθμός των γραμμομορίων n.

Δείτε τους πόρους για έναν ιστότοπο που σας επιτρέπει να υπολογίζετε αυτόματα το E για διαφορετικά μοριακά βάρη και συνδυασμούς χρεώσεων, ή λύστε για οποιαδήποτε τιμή δεδομένου των άλλων δύο για οποιαδήποτε ένωση που μπορείτε να βρείτε με.