Equivalent gewicht berekenen

Wanneer chemicaliën worden gecombineerd, doen ze dat in bekende, vaste verhoudingen. Zelfs als je zelf nooit formeel met chemicaliën hebt gewerkt, heb je waarschijnlijk je aandeel aan chemische reacties uitgeschreven en weet je dat ze in een voorspelbaar formaat verschijnen. Beschouw bijvoorbeeld de reactie van zwavelzuur en hydroxide-ionen om water en sulfaationen te produceren:

H₂ZO₄ + 2OH⁻ → 2H₂O + SO₄²⁻

De getallen voor de moleculen, de coëfficiënten, tonen de getallen van elke reactant en productmolecuul in relatie tot elkaar; de subscripts binnen de verbindingen laten zien hoeveel atomen van elk type zich in een bepaald molecuul bevinden. Deze getallen zijn altijd gehele getallen, geen gebroken getallen zoals 4,24 of 1,3. Maar wat stellen ze voor?

Het concept van gelijkwaardig gewicht stelt je in staat om het feit te onderzoeken dat atomen samen moleculen vormen in vaste getalsverhoudingen, niet in massaverhoudingen. Dat wil zeggen, hoewel elementmassa's verschillen, als het gaat om binding met andere atomen, is de

Eén mol van een stof wordt gedefinieerd als 6,02 × 10²³ individuele deeltjes (atomen of moleculen) van die stof. (Dit is toevallig het exacte aantal atomen in 12 gram koolstof.) Als je van links naar rechts en naar beneden beweegt in het periodiek systeem, wordt de massa van één mol van een bepaald element, of zijn molecuulgewicht (MW), wordt gegeven in het overeenkomstige vak voor dat element, meestal onderaan in het midden.

Een voorbeeld helpt deze definitie te begrijpen. Als je één molecuul water hebt, H₂O, je kunt zien dat twee H-atomen reageren met één O-atoom om deze verbinding te vormen. Maar omdat het MW van H ongeveer 1,0 is en dan van O 16,0 is, kun je zien dat het molecuul 2(1) = 2 massadelen H bevat voor elke (1) (16) = 16 massadelen O. Dus slechts 2/18 = 11/1 procent van de massa water bestaat uit H, terwijl 16/198 = 88,9 procent uit O bestaat.

Het equivalentgewicht kan worden gezien als het gewicht (of de massa, om precies te zijn) van een stof die een enkel reactief proton (of waterstofion, H⁺) of een enkel reactief hydroxide-ion (−OH⁻). Het eerste geval is van toepassing op: zuren, die protondonoren zijn, terwijl de tweede van toepassing is op basissen, die protonacceptoren zijn.

De reden waarom het concept van equivalent gewicht nodig is, is dat sommige verbindingen meer dan één proton kunnen doneren of accepteren, wat betekent dat voor elke aanwezige mol de stof in feite dubbel reactief is.

De formule voor het algemeen aantal equivalenten is

E = MW/lading nummer

Waar MW het molecuulgewicht van de verbinding is en het ladingsgetal het aantal proton- of hydroxide-equivalenten die de verbinding bevat. Voorbeelden met verschillende zuren en basen illustreren hoe dit in de praktijk werkt.

Neem het voorbeeld van zwavelzuur van hierboven:

H₂ZO₄ + 2OH⁻ → 2H₂O + SO₄²⁻

U kunt de MW van het zuur berekenen door naar een periodiek systeem te verwijzen om de MW van elk element te krijgen en 2(1) + (32) + 4(16) = 98,0 toe te voegen.

Merk op dat dit zuur twee protonen kan doneren, aangezien het sulfaation een lading van −2 overhoudt. Dit is het equivalentgewicht 98,0/2 = 49,0.

Voor een basis is de redenering hetzelfde. Ammoniumhydroxide kan een proton in oplossing accepteren om een ​​ammoniumion te worden:

NH₄OH + H⁺ = H₂O + NH₄⁺

Het MW van ammoniumhydroxide is (14) + (4)(1) + (16) + 1 = 35,0. Aangezien slechts eenmaal proton is verbruikt, is E voor deze verbinding 35,0/1 = 35,0.

• EEN gram-equivalent (geq) is het aantal gram van de aanwezige stof gedeeld door het equivalentgewicht. Het kan ook worden uitgedrukt als het aantal aanwezige ladingselementen maal het aantal mol n.

Zie de bronnen voor een site waarmee u automatisch E kunt berekenen voor verschillende molecuulgewichten en laad combinaties op, of los op voor een waarde gegeven de andere twee voor elke verbinding die je kunt bedenken met.