Come calcolare il peso equivalente

Quando le sostanze chimiche si combinano, lo fanno in proporzioni fisse e note. Anche se non hai mai lavorato formalmente con le sostanze chimiche, probabilmente hai visto la tua quota di reazioni chimiche scritte e sai che appaiono in un formato prevedibile. Ad esempio, si consideri la reazione di acido solforico e ione idrossido per produrre acqua e ione solfato:

H₂COSÌ₄ + 2OH⁻ → 2H₂O + SO₄²⁻

I numeri davanti alle molecole, i coefficienti, mostrano i numeri di ciascun reagente e molecola di prodotto in relazione tra loro; i pedici all'interno dei composti mostrano quanti atomi di ciascun tipo ci sono in una data molecola. Questi numeri sono sempre interi, non numeri frazionari come 4.24 o 1.3. Ma cosa rappresentano?

Il concetto di peso equivalente ti permette di esplorare il fatto che gli atomi si combinano per formare molecole in rapporti numerici fissi, non rapporti di massa. Cioè, mentre le masse degli elementi differiscono, quando si tratta di legarsi con altri atomi, il numero di atomi

Una mole di una sostanza è definita come 6,02 × 10²³ singole particelle (atomi o molecole) di quella sostanza. (Questo sembra essere il numero esatto di atomi in 12 grammi di carbonio.) Mentre ti sposti da sinistra a destra e verso il basso sulla tavola periodica, la massa di una mole di un dato elemento, o il suo peso molecolare (MW), è indicato nella casella corrispondente a quell'elemento, solitamente al centro in basso.

Un esempio aiuta a dare un senso a questa definizione. Se hai una molecola d'acqua, H₂O, puoi vedere che due atomi di H reagiscono con un atomo di O per formare questo composto. Ma poiché il MW di H è circa 1,0 e quello di O è 16,0, puoi vedere che la molecola contiene 2(1) = 2 parti in massa di H per ogni (1)(16) = 16 parti in massa di O. Quindi solo il 2/18 = 11/1 percento della massa d'acqua è costituito da H, mentre 16/198 = 88,9 percento è costituito da O.

Il peso equivalente può essere pensato come il peso (o massa, per essere precisi) di una sostanza che conterrà un singolo protone reattivo (o ione idrogeno, H⁺) o un singolo ione idrossido reattivo (−OH⁻). Il primo caso si applica a acidi, che sono donatori di protoni, mentre il secondo si applica a basi, che sono accettori di protoni.

Il motivo per cui è necessario il concetto di peso equivalente è che alcuni composti possono donare o accettare più di un protone, il che significa che per ogni mole presente, la sostanza è in effetti doppiamente reattiva.

La formula generale del numero di equivalenti è

E = MW/numero di carica

Dove MW è il peso molecolare del composto e il numero di carica è il numero di equivalenti di protoni o idrossidi che il composto contiene. Esempi con diversi acidi e basi aiutano a illustrare come funziona in pratica.

Prendi l'esempio dell'acido solforico dall'alto:

H₂COSÌ₄ + 2OH⁻ → 2H₂O + SO₄²⁻

Puoi calcolare il MW dell'acido facendo riferimento a una tavola periodica per ottenere il MW di ciascun elemento e aggiungendo 2(1) + (32) + 4(16) = 98,0.

Si noti che questo acido può donare due protoni, poiché lo ione solfato rimane con una carica di -2. Questo il peso equivalente è 98,0/2 = 49,0.

Per una base, il ragionamento è lo stesso. L'idrossido di ammonio può accettare un protone in soluzione per diventare uno ione ammonio:

NH₄OH + H⁺ = H₂O + NH₄⁺

Il PM dell'idrossido di ammonio è (14) + (4)(1) + (16) + 1 = 35,0. Poiché solo una volta il protone viene consumato, E per questo composto è 35,0/1 = 35,0.

• UN grammo equivalente (geq) è il numero di grammi di sostanza presente diviso per il suo peso equivalente. Può anche essere espresso come il numero di elementi di carica contenuti per il numero di moli n.

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