Chemici používajú ekvivalentné jednotky alebo ekvivalenty na vyjadrenie reaktívnej kapacity chemických látok, ako sú elektróny alebo ióny. Počet ekvivalentov je číslo, ktoré definuje, koľko elektrónov alebo iónov sa môže preniesť v chemickej reakcii.
Pochopenie ekvivalentov
The jalová kapacita chemického druhu, iónov alebo elektrónov, závisí od toho, čo sa prenáša v chemickej reakcii.
Pri acidobázických reakciách je ekvivalentom množstvo látky, ktoré bude reagovať s jedným mólom vodíkových iónov (H+). Pri oxidačno-redukčných reakciách, pri ktorých sa elektróny získavajú alebo strácajú chemickou reakciou, ide o jeden mól elektrónov. Nájdenie ekvivalentov závisí od uvažovaných chemických druhov.
Oxidačný stav a ekvivalenty
Oxidačný stav prvku popisuje počet elektrónov prenesených pri reakciách. Napríklad oxidačné alebo valenčné stavy nasledujúcich prvkov sa rovnajú počtu ekvivalentov:
- Vápnik: Ca+2 ión: valencia 2: číslo alebo č. ekvivalentov: 2
- Hliník: Al+3 ión: valencia 3: nie. ekvivalentov: 3
Kyseliny, zásady a ekvivalenty
Pre kyseliny je ekvivalentný počet vodíkových iónov, ktoré molekula prenáša.
V kyselinách je ľahké nájsť ekvivalentné jednotky. Pozrite sa na číslo priamo za vodíkom, H, v chemických vzorcoch nižšie. Číslo poskytuje počet ekvivalentov na mol tejto kyseliny:
- Kyselina chlorovodíková: HCL: č. ekvivalentov: 1
- Kyselina sírová: H2TAK4: nie ekvivalentov: 2
- Kyselina fosforečná: H3PO4: nie ekvivalentov: 3
- Kyselina dusičná: HNO3: nie ekvivalentov: 1
Alebo pre zásady ide o počet hydroxidových iónov (OH-) za predpokladu reakcie, ako napríklad:
- Hydroxid sodný: NaOH: č. ekvivalentov: 1
- Hydroxid bárnatý: Ba (OH)2: nie ekvivalentov: 2
Posudzovanie sily kyselín a zásad s ekvivalentmi
Jeden ekvivalent kyseliny reaguje s jedným ekvivalentom zásady. Pre kyslú HCl a zásaditú NaOH majú obidva s jedným ekvivalentom rovnakú reaktivitu.
Pre H2TAK4, s dvoma ekvivalentmi, a NaOH, bude trvať dvojnásobné množstvo NaOH, aby reagoval s kyselinou sírovou.
Miešanie rovnaké ekvivalenty kyslých a zásaditých roztokov bude mať za následok neutrálny roztok.
Výpočet s ekvivalentmi
Práca s ekvivalentmi je v dnešnom chemickom laboratóriu neobvyklé meranie. Pred jednoduchým stanovením chemických vzorcov bolo používanie ekvivalentov častejšie. Stále sa však používa pri výpočte gramatickej hmotnosti a normality.
Gramové ekvivalentné výpočty hmotnosti
Ekvivalentná hmotnosť kyseliny alebo zásady je hmotnosť vzorca vydelená počtom iónov, uschnúcim H+ alebo OH- vo vzorci.
Príklad: Aká je gramová ekvivalentná hmotnosť kyseliny fosforečnej, H3PO4?
Pomocou vzorca: Eq = MW / n
- Eq = ekvivalentná hmotnosť
- MW = atómová alebo molekulová hmotnosť v g / mol, z periodickej tabuľky
- n = nie. ekvivalentov
Pre H3PO4:
- Eq = neznáme
- MW = 127 g / mol. Pozrite sa na periodický graf a nájdite atómové hmotnosti H, P a O v g / mol: H = 1,01; O = 16,00; P = 30,97, súčet hmotností pre H3PO4: 3 × 1,01 + 30,97 + 4 × 16,00,01 = 127 g / mol
- n = 3
Eq = 127/3 = 42,3 g / ekv
Výpočty normality
Normálnosť je počet ekvivalentov na liter roztoku. Vzorec je:
Normálnosť (N) = m / V × 1 / ekv
- m = hmotnosť rozpustenej látky v gramoch
- V = celkový objem roztoku v litroch
- Eq = ekvivalentná hmotnosť
Príklad: Ako bude 2N roztok H3PO4 byť pripravený?
Podľa vzorca je normalita (N) = m / V × 1 / ekv
- N = 2
- m = neznáme
- V = 1 liter
- Eq = 42,3 g / eq (z vyššie uvedeného výpočtu ekvivalentnej hmotnosti gramu)
2 N = m / 1 L × 1 / 42,3 g / ekv
Použitie algebry a zapamätanie si, že N je v eq / L:
m = 2 ekv. / l x 1 l x 42,3 g / ekv; teda m = 84,6 g
Na prípravu 2N roztoku H3PO4, 84,6 gramov H3PO4 sú rozpustené v 1 l.