Hvordan beregne ekvivalente enheter

Kjemikere bruker ekvivalente enheter, eller ekvivalenter, for å uttrykke reaksjonskapasiteten til en kjemisk art som elektroner eller ioner. Antall ekvivalenter er et tall som definerer hvor mange elektroner eller ioner som kan overføres i en kjemisk reaksjon.

De reaktiv kapasitet av en kjemisk art, ionene eller elektronene, avhenger av hva som overføres i en kjemisk reaksjon.

I syre-base reaksjoner er en ekvivalent mengden av et stoff som vil reagere med ett mol hydrogenioner (H⁺). I oksidasjonsreduksjonsreaksjoner, der elektroner enten opptas eller mistes i en kjemisk reaksjon, er det ett mol elektroner. Å finne ekvivalenter avhenger av den kjemiske arten som vurderes.

Oksidasjonstilstanden til et element beskriver antall elektroner som overføres i reaksjoner. For eksempel er oksidasjons- eller valensetilstandene til følgende elementer lik antall ekvivalenter:

• Kalsium: Ca⁺² ion: valens på 2: antall eller nei. av ekvivalenter: 2
• Aluminium: Al⁺³ ion: valens av 3: nei. av ekvivalenter: 3

For syrer tilsvarer antall hydrogenioner et molekyl overfører.

I syrer er det greit å finne ekvivalente enheter. Se på tallet rett etter hydrogenet, H, i kjemiske formler nedenfor. Tallet gir antall ekvivalenter per mol av den syren:

• Saltsyre: HCL: nei. av ekvivalenter: 1
• Svovelsyre: H₂SÅ₄: Nei. av ekvivalenter: 2
• Fosforsyre: H₃PO₄: Nei. av ekvivalenter: 3
• Salpetersyre: HNO₃: Nei. av ekvivalenter: 1

Eller for baser er det antall hydroksidioner (OH^-) gitt for en reaksjon, slik som:

• Natriumhydroksid: NaOH: nei. av ekvivalenter: 1
• Bariumhydroksid: Ba (OH)₂: Nei. av ekvivalenter: 2

En ekvivalent av en syre reagerer med en ekvivalent av en base. For syre HC1 og base NaOH, begge med en ekvivalent, har de samme reaktivitet.

For H₂SÅ₄, med to ekvivalenter, og NaOH, vil det ta dobbelt så mye NaOH å reagere med svovelsyren.

Blande like ekvivalenter av sure og basiske løsninger vil gi en nøytral løsning.

Å jobbe med ekvivalenter er en uvanlig måling i dagens kjemilaboratorium. Bruk av ekvivalenter var hyppigere før man enkelt bestemte kjemiske formler. Imidlertid brukes den fortsatt til å beregne gram ekvivalent vekt og normalitet.

Den ekvivalente vekten av en syre eller base er formelvekten delt på antall ioner, visne H⁺ eller OH^- i formelen.

Eksempel: Hva er gram-ekvivalentvekten av fosforsyre, H₃PO₄?

Ved hjelp av formelen: Eq = MW / n

• Eq = ekvivalent vekt
• MW = atom- eller molekylvekt i g / mol, fra periodisk tabell
• n = nei. av ekvivalenter

For H₃PO₄:

• Eq = ukjent
• MW = 127 g / mol. Se på et periodisk diagram og finn atommassene til H, P og O i g / mol: H = 1,01; O = 16,00; P = 30,97, Sum massene for H₃PO₄: 3 × 1,01 + 30,97 + 4 × 16,00,01 = 127 g / mol
  
• n = 3

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

Normalitet er antall ekvivalenter per liter løsning. Formelen er:

Normalitet (N) = m / V × 1 / Ekv

• m = masse av oppløst stoff i gram
• V = totalt løsningsvolum i liter
• Eq = ekvivalent vekt

Eksempel: Hvordan vil en 2N-løsning av H₃PO₄ vær forberedt?

Ved bruk av formelen er Normalitet (N) = m / V × 1 / Eq

• N = 2
• m = ukjent
• V = 1 liter
• Eq = 42,3 g / eq (fra beregning av gram ekvivalent vekt ovenfor)

2 N = m / 1L × 1 / 42,3 g / ekv

Bruke algebra og huske at N er i ekv / L:

m = 2 ekv. / L × 1 L × 42,3 g / eq; derfor m = 84,6 g

Å lage en 2N løsning av H₃PO₄84,6 gram H₃PO₄ er oppløst i 1 L.