Kiedy chemikalia łączą się, robią to w znanych, ustalonych proporcjach. Nawet jeśli sam nigdy formalnie nie pracowałeś z chemikaliami, prawdopodobnie widziałeś swój udział w wypisanych reakcjach chemicznych i wiesz, że pojawiają się one w przewidywalnym formacie. Rozważmy na przykład reakcję kwasu siarkowego i jonu wodorotlenowego z wytworzeniem wody i jonu siarczanowego:
H2WIĘC4 + 2OH− → 2H2O + SO42−
Liczby przed cząsteczkami, współczynniki, pokazują numery każdej cząsteczki reagenta i produktu w stosunku do siebie; indeksy dolne w związkach pokazują, ile atomów każdego typu znajduje się w danej cząsteczce. Liczby te są zawsze liczbami całkowitymi, a nie liczbami ułamkowymi, takimi jak 4,24 lub 1,3. Ale co one reprezentują?
Pojęcie odpowiadająca waga pozwala zbadać fakt, że atomy łączą się, tworząc cząsteczki w ustalonych stosunkach liczbowych, a nie masowych. Oznacza to, że chociaż masy pierwiastków różnią się, jeśli chodzi o wiązanie z innymi atomami, liczba atomów, wyrażony w molach, jest czynnikiem decydującym o tym, ile danego pierwiastka lub związku będzie reagować z daną masą innego.
Czym są pieprzyki?
Jeden mol substancji definiuje się jako 6,02 × 1023 pojedyncze cząstki (atomy lub cząsteczki) tej substancji. (Tak się składa, że jest to dokładna liczba atomów w 12 gramach węgla.) Przesuwając się od lewej do prawej i w dół w układzie okresowym, masa jednego mola danego pierwiastka lub jego waga molekularna (MW) jest podana w odpowiednim polu dla tego elementu, zwykle na środku na dole.
Przykład pomaga zrozumieć tę definicję. Jeśli masz jedną cząsteczkę wody, H2O, widać, że dwa atomy H reagują z jednym atomem O, tworząc ten związek. Ale ponieważ MW H wynosi około 1,0, a następnie O wynosi 16,0, możesz zobaczyć, że cząsteczka zawiera 2 (1) = 2 części masowe H na każde (1) (16) = 16 części masowych O. Tak więc tylko 2/18 = 11/1 procent masy wody składa się z H, podczas gdy 16/198 = 88,9 procent składa się z O.
Co to jest równoważna waga?
Równoważną wagę można traktować jako wagę (lub masę, dokładniej) substancji, która będzie zawierać pojedynczy reaktywny proton (lub jon wodoru, H+) lub pojedynczy reaktywny jon wodorotlenkowy (-OH−). Pierwsza sprawa dotyczy kwasy, które są dawcami protonów, podczas gdy drugi dotyczy podstawy, które są akceptorami protonów.
Powodem, dla którego koncepcja masy równoważnej jest potrzebna, jest to, że niektóre związki mogą oddawać lub przyjmować więcej niż jeden proton, co oznacza, że na każdy obecny mol substancja jest w rzeczywistości podwójnie reaktywna.
Ogólny wzór na liczbę równoważników to
E = MW/liczba ładunku
Gdzie MW to masa cząsteczkowa związku, a liczba ładunku to liczba równoważników protonów lub wodorotlenków, które zawiera związek. Przykłady z różnymi kwasami i zasadami pomagają zilustrować, jak to działa w praktyce.
Odpowiedniki kwasów i zasad
Weźmy przykład kwasu siarkowego z góry:
H2WIĘC4 + 2OH− → 2H2O + SO42−
Możesz obliczyć MW kwasu, odwołując się do układu okresowego, aby uzyskać MW każdego pierwiastka i dodając 2(1) + (32) + 4(16) = 98,0.
Zauważ, że ten kwas może oddać dwa protony, ponieważ jon siarczanowy ma ładunek -2. Ten równoważnik wynosi 98,0/2 = 49,0.
W przypadku podstawy rozumowanie jest takie samo. Wodorotlenek amonu może przyjąć proton w roztworze, aby stać się jonem amonowym:
NH4OH + H+ = H2O + NH4+
MW wodorotlenku amonu wynosi (14) + (4)(1) + (16) + 1 = 35,0. Ponieważ tylko raz proton jest zużywany, E dla tego związku wynosi 35,0/1 = 35,0.
- ZA ekwiwalent grama (geq) to liczba gramów obecnej substancji podzielona przez jej równoważnik. Może być również wyrażona jako liczba zawartych elementów ładunku razy liczba moli n.
Kalkulator wagi równoważnej
Zobacz Zasoby, aby znaleźć witrynę, która umożliwia automatyczne obliczanie E dla różnych mas cząsteczkowych i kombinacje ładunków lub rozwiąż dla dowolnej wartości, biorąc pod uwagę pozostałe dwie, dla dowolnego związku, który możesz wymyślić z.