Come calcolare le unità equivalenti

I chimici usano unità equivalenti, o equivalenti, per esprimere la capacità reattiva di una specie chimica come elettroni o ioni. Il numero di equivalenti è un numero che definisce quanti elettroni o ioni possono essere trasferiti in una reazione chimica.

Il capacità reattiva di una specie chimica, gli ioni o gli elettroni, dipende da ciò che viene trasferito in una reazione chimica.

Nelle reazioni acido-base, un equivalente è la quantità di una sostanza che reagirà con una mole di ioni idrogeno (H⁺). Nelle reazioni di ossidoriduzione, in cui gli elettroni vengono acquisiti o persi in una reazione chimica, è una mole di elettroni. Trovare equivalenti dipende dalle specie chimiche in esame.

Lo stato di ossidazione di un elemento descrive il numero di elettroni trasferiti nelle reazioni. Ad esempio, gli stati di ossidazione o di valenza dei seguenti elementi sono uguali al numero di equivalenti:

• Calcio: Ca⁺² ione: valenza di 2: numero o no. di equivalenti: 2
• Alluminio: Al⁺³ ione: valenza di 3: no. di equivalenti: 3

Per gli acidi un equivalente è il numero di ioni idrogeno che una molecola trasferisce.

Negli acidi è semplice trovare unità equivalenti. Guarda il numero subito dopo l'idrogeno, H, nelle formule chimiche sottostanti. Il numero fornisce il numero di equivalenti per mole di quell'acido:

• Acido cloridrico: HCL: no. di equivalenti: 1
• Acido solforico: H₂COSÌ₄: no. di equivalenti: 2
• Acido fosforico: H₃PO₄: no. di equivalenti: 3
• Acido nitrico: HNO₃: no. di equivalenti: 1

Oppure, per le basi, è il numero di ioni idrossido (OH^-) prevedeva una reazione, come:

• Idrossido di sodio: NaOH: no. di equivalenti: 1
• Idrossido di bario: Ba (OH)₂: no. di equivalenti: 2

Un equivalente di un acido reagisce con un equivalente di una base. Per l'acido HCl e la base NaOH, entrambi con un equivalente, hanno la stessa reattività.

Per H₂COSÌ₄, con due equivalenti, e NaOH, occorrerà il doppio della quantità di NaOH per reagire con l'acido solforico.

miscelazione equivalenti uguali di soluzioni acide e basiche risulterà in una soluzione neutra.

Lavorare con gli equivalenti è una misura non comune nel laboratorio di chimica di oggi. L'uso di equivalenti era più frequente prima di determinare facilmente le formule chimiche. Tuttavia, è ancora utilizzato nel calcolo del peso equivalente in grammo e della normalità.

Il peso equivalente di un acido o di una base è il peso della formula diviso per il numero di ioni, al garrese H⁺ o OH^- nella formula.

Esempio: Qual è il peso equivalente in grammo di acido fosforico, H₃PO₄?

Usando la formula: Eq = MW / n

• Eq = peso equivalente
• MW = peso atomico o molecolare in g/mol, da tavola periodica
• n = n. di equivalenti

Per H₃PO₄:

• Eq = sconosciuto
• PM = 127 g/mol. Guarda un grafico periodico e trova le masse atomiche di H, P e O in g/mol: H = 1.01; O = 16,00; P = 30,97, Somma delle masse per H₃PO₄: 3 × 1,01 + 30,97 + 4 × 16,00,01 = 127 g/mol
  
• n = 3

Eq = 127 / 3 = 42,3 g/eq

La normalità è il numero di equivalenti per litro di soluzione. La formula è:

Normalità (N) = m /V × 1 / Eq

• m = massa del soluto in grammi
• V = volume totale di soluzione in Litri
• Eq = peso equivalente

Esempio: Come sarà una soluzione 2N di H₃PO₄ essere preparato?

Usando la formula, Normalità (N) = m /V × 1 / Eq

• N = 2
• m = sconosciuto
• V = 1 litro
• Eq = 42,3 g/eq (dal calcolo del peso equivalente in grammo sopra)

2 N = m /1L × 1 / 42,3 g/eq

Usando l'algebra e ricordando che N è nell'eq/L:

m = 2 eq/L × 1 L × 42,3 g/eq; quindi m = 84,6 g

Per fare una soluzione 2N di H₃PO₄, 84,6 grammi di H₃PO₄ si sciolgono in 1 L.