Chemici gebruiken equivalente eenheden of equivalenten om het reactieve vermogen van een chemische soort zoals elektronen of ionen uit te drukken. Het aantal equivalenten is een getal dat bepaalt hoeveel elektronen of ionen kunnen worden overgedragen in een chemische reactie.
Equivalenten begrijpen
De reactief vermogen: van een chemische soort, de ionen of elektronen, hangt af van wat er wordt overgedragen in een chemische reactie.
Bij zuur-basereacties is een equivalent de hoeveelheid van een stof die zal reageren met één mol waterstofionen (H+). Bij oxidatie-reductiereacties, waarbij elektronen worden gewonnen of verloren in een chemische reactie, is het één mol elektronen. Het vinden van equivalenten hangt af van de chemische soort in kwestie.
Oxidatietoestand en equivalenten
De oxidatietoestand van een element beschrijft het aantal elektronen dat bij reacties wordt overgedragen. De oxidatie- of valentietoestanden van de volgende elementen zijn bijvoorbeeld gelijk aan het aantal equivalenten:
- Calcium: Ca+2 ion: valentie van 2: nummer of nee. van equivalenten: 2
- Aluminium: Al+3 ion: valentie van 3: nee. van equivalenten: 3
Zuren, basen en equivalenten
Voor zuren is een equivalent het aantal waterstofionen dat een molecuul overdraagt.
In zuren is het eenvoudig om equivalente eenheden te vinden. Kijk naar het getal direct na de waterstof, H, in de onderstaande chemische formules. Het getal geeft het aantal equivalenten per mol van dat zuur:
- Zoutzuur: HCL: nee. van equivalenten: 1
- Zwavelzuur: H2ZO4: Nee. van equivalenten: 2
- Fosforzuur: H3PO4: Nee. van equivalenten: 3
- Salpeterzuur: HNO3: Nee. van equivalenten: 1
Of, voor basen, is het het aantal hydroxide-ionen (OH-) zorgde voor een reactie, zoals:
- Natriumhydroxide: NaOH: nee. van equivalenten: 1
- Bariumhydroxide: Ba (OH)2: Nee. van equivalenten: 2
De sterkte van zuren en basen beoordelen met equivalenten
Eén equivalent zuur reageert met één equivalent base. Voor de zure HCl en base NaOH, beide met één equivalent, hebben ze dezelfde reactiviteit.
Voor H2ZO4, met twee equivalenten, en NaOH, zal het twee keer zoveel NaOH nodig hebben om te reageren met het zwavelzuur.
Mengen gelijke equivalenten van zure en basische oplossingen zal resulteren in een neutrale oplossing.
Berekenen met equivalenten
Werken met equivalenten is een ongebruikelijke meting in het huidige scheikundelaboratorium. Het gebruik van equivalenten kwam vaker voor voordat chemische formules gemakkelijk konden worden bepaald. Het wordt echter nog steeds gebruikt bij het berekenen van gramequivalentgewicht en normaliteit.
Gram-equivalente gewichtsberekeningen
Het equivalentgewicht van een zuur of base is het formulegewicht gedeeld door het aantal ionen, verdorren H+ of OH- in de formule.
Voorbeeld: Wat is het gram-equivalentgewicht van fosforzuur, H3PO4?
Met behulp van de formule: Eq = MW / n
- Eq = equivalent gewicht
- MW = atoom- of molecuulgewicht in g/mol, uit periodiek systeem
- n = nee. van equivalenten
Voor H3PO4:
- Eq = onbekend
- MW = 127 g/mol. Kijk naar een periodieke grafiek en vind de atomaire massa's van de H, P en O in g/mol: H = 1,01; O = 16,00; P = 30,97, tel de massa's op voor H3PO4: 3 × 1.01 + 30.97 + 4 × 16.00.01 = 127 g/mol
- n = 3
Eq = 127 / 3 = 42,3 g/eq
Normaliteitsberekeningen
Normaliteit is het aantal equivalenten per liter oplossing. De formule is:
Normaliteit (N) = m /V × 1 / Eq
- m = massa opgeloste stof in gram
- V = totaal volume oplossing in liters Liter
- Eq = equivalent gewicht
Voorbeeld: Hoe zal een 2N-oplossing van H3PO4 wees voorbereid?
Met behulp van de formule, Normaliteit (N) = m /V × 1 / Eq
- N = 2
- m = onbekend
- V = 1 liter
- Eq = 42,3 g/eq (uit bovenstaande berekening van het gramequivalentgewicht)
2 N = m/1L × 1 / 42,3 g/eq
Algebra gebruiken en onthouden dat N in eq/L is:
m = 2 eq/L × 1 L × 42,3 g/eq; daarom m = 84,6 g
Een 2N-oplossing maken van H3PO4, 84,6 gram H3PO4 worden opgelost in 1 L.
