Os químicos usam unidades equivalentes, ou equivalentes, para expressar a capacidade reativa de uma espécie química, como elétrons ou íons. O número de equivalentes é um número que define quantos elétrons ou íons podem ser transferidos em uma reação química.
Compreender Equivalentes
O capacidade reativa de uma espécie química, os íons ou elétrons, depende do que está sendo transferido em uma reação química.
Em reações ácido-base, um equivalente é a quantidade de uma substância que irá reagir com um mole de íons de hidrogênio (H+). Nas reações de oxidação-redução, onde os elétrons são ganhos ou perdidos em uma reação química, é um mol de elétrons. Encontrar equivalentes depende da espécie química em consideração.
Estado de oxidação e equivalentes
O estado de oxidação de um elemento descreve o número de elétrons transferidos nas reações. Por exemplo, os estados de oxidação ou valência dos seguintes elementos são iguais ao número de equivalentes:
- Cálcio: Ca+2 íon: valência de 2: número ou não. de equivalentes: 2
- Alumínio: Al+3 íon: valência de 3: não. de equivalentes: 3
Ácidos, bases e equivalentes
Para ácidos, um equivalente é o número de íons de hidrogênio que uma molécula transfere.
Em ácidos, é fácil encontrar unidades equivalentes. Observe o número logo após o hidrogênio, H, nas fórmulas químicas abaixo. O número fornece o número de equivalentes por mol desse ácido:
- Ácido clorídrico: HCL: não. de equivalentes: 1
- Ácido sulfúrico: H2TÃO4: não. de equivalentes: 2
- Ácido fosfórico: H3PO4: não. de equivalentes: 3
- Ácido nítrico: HNO3: não. de equivalentes: 1
Ou, para bases, é o número de íons hidróxido (OH-) fornecido para uma reação, como:
- Hidróxido de sódio: NaOH: não. de equivalentes: 1
- Hidróxido de bário: Ba (OH)2: não. de equivalentes: 2
Avaliação da força de ácidos e bases com equivalentes
Um equivalente de um ácido reage com um equivalente de uma base. Para o ácido HCl e o NaOH básico, ambos com um equivalente, apresentam a mesma reatividade.
Para H2TÃO4, com dois equivalentes e NaOH, levará o dobro da quantidade de NaOH para reagir com o ácido sulfúrico.
Mistura equivalentes iguais de soluções ácidas e básicas resultará em uma solução neutra.
Calculando com Equivalentes
Trabalhar com equivalentes é uma medida incomum no laboratório de química de hoje. O uso de equivalentes foi mais frequente antes de determinar facilmente as fórmulas químicas. No entanto, ainda é usado no cálculo do peso equivalente em gramas e normalidade.
Cálculos de peso equivalente em grama
O peso equivalente de um ácido ou base é o peso da fórmula dividido pelo número de íons, murchar H+ ou OH- na fórmula.
Exemplo: Qual é o peso equivalente em grama de ácido fosfórico, H3PO4?
Usando a fórmula: Eq = MW / n
- Eq = peso equivalente
- MW = peso atômico ou molecular em g / mol, da tabela periódica
- n = não. de equivalentes
Para H3PO4:
- Eq = desconhecido
- MW = 127 g / mol. Observe um gráfico periódico e encontre as massas atômicas de H, P e O em g / mol: H = 1,01; O = 16,00; P = 30,97, some as massas para H3PO4: 3 × 1,01 + 30,97 + 4 × 16,00,01 = 127 g / mol
- n = 3
Eq = 127/3 = 42,3 g / eq
Cálculos de normalidade
Normalidade é o número de equivalentes por litro de solução. A fórmula é:
Normalidade (N) = m / V × 1 / Eq
- m = massa do soluto em gramas
- V = volume total de solução em litros
- Eq = peso equivalente
Exemplo: Como será uma solução 2N de H3PO4 esteja preparado?
Usando a fórmula, Normalidade (N) = m / V × 1 / Eq
- N = 2
- m = desconhecido
- V = 1 litro
- Eq = 42,3 g / eq (do cálculo de peso equivalente em grama acima)
2 N = m / 1L × 1 / 42,3 g / eq
Usando álgebra e lembrando que N está em eq / L:
m = 2 eq / L × 1 L × 42,3 g / eq; portanto m = 84,6 g
Para fazer uma solução 2N de H3PO4, 84,6 gramas de H3PO4 são dissolvidos em 1 L.