Ako vypočítať ekvivalentnú hmotnosť

Keď sa chemikálie kombinujú, robia to v známych, stálych pomeroch. Aj keď ste nikdy sami formálne nepracovali s chemikáliami, pravdepodobne ste videli napísaný svoj podiel chemických reakcií a viete, že sa vyskytujú v predvídateľnom formáte. Zvážte napríklad reakciu kyseliny sírovej a hydroxidového iónu za vzniku vody a síranového iónu:

H₂TAK₄ + 2OH⁻ → 2H₂O + SO₄²⁻

Čísla pred molekulami, koeficienty, ukazujú počty každej molekuly reaktantu a produktu vo vzájomnom vzťahu; dolné indexy v zlúčeninách ukazujú, koľko atómov každého typu je v danej molekule. Tieto čísla sú vždy celé čísla, nie zlomkové čísla ako 4,24 alebo 1,3. Čo však predstavujú?

Koncepcia ekvivalentná hmotnosť umožňuje preskúmať skutočnosť, že atómy sa spájajú a vytvárajú molekuly v pevných pomeroch, nie v hmotnostných pomeroch. To znamená, že zatiaľ čo sa hmotnosti prvkov líšia, pokiaľ ide o väzbu s inými atómami, molekuly počet atómov, vyjadrené v moloch, je určujúcim faktorom v tom, koľko daného prvku alebo zlúčeniny bude reagovať s danou hmotnosťou iného.

Jeden mól látky je definovaný ako 6,02 × 10²³ jednotlivé častice (atómy alebo molekuly) tejto látky. (Toto je presný počet atómov v 12 gramoch uhlíka.) Pri pohybe zľava doprava a dole po periodickej tabuľke je hmotnosť jedného molu daného prvku alebo jeho molekulová hmotnosť (MW), je uvedený v zodpovedajúcom poli pre tento prvok, zvyčajne v strede dole.

Príklad pomáha pochopiť túto definíciu. Ak máte jednu molekulu vody, H₂O, vidíš, že dva atómy vodíka reagujú s jedným atómom kyslíka za vzniku tejto zlúčeniny. Ale pretože MW H je asi 1,0 a O je 16,0, môžete vidieť, že molekula obsahuje 2 (1) = 2 hmotnostné diely H na každých (1) (16) = 16 hmotnostných dielov O. Teda iba 2/18 = 11/1 percent hmotnosti vody pozostáva z H, zatiaľ čo 16/198 = 88,9 percent pozostáva z O.

Ekvivalentná hmotnosť sa môže považovať za hmotnosť (alebo presnejšie hmotnosť) látky, ktorá bude obsahovať jeden reaktívny protón (alebo vodíkový ión, H⁺) alebo jediný reaktívny hydroxidový ión (-OH⁻). Prvý prípad sa týka kyselín, ktoré sú darcami protónov, zatiaľ čo druhá sa týka základne, ktoré sú akceptormi protónov.

Dôvod, prečo je potrebný koncept ekvivalentnej hmotnosti, je ten, že niektoré zlúčeniny môžu darovať alebo akceptovať viac ako jeden protón, čo znamená, že pre každý prítomný mól je látka v skutočnosti dvojnásobne reaktívna.

Všeobecný vzorec počtu ekvivalentov je

E = MW / číslo nabíjania

Kde MW je molekulová hmotnosť zlúčeniny a číslo náboja je počet ekvivalentov protónu alebo hydroxidu, ktoré zlúčenina obsahuje. Príklady rôznych kyselín a zásad pomáhajú ilustrovať, ako to funguje v praxi.

Vezmite si príklad kyseliny sírovej zhora:

H₂TAK₄ + 2OH⁻ → 2H₂O + SO₄²⁻

MW kyseliny môžete vypočítať podľa periodickej tabuľky, aby ste dostali MW každého prvku, a pridaním 2 (1) + (32) + 4 (16) = 98,0.

Upozorňujeme, že táto kyselina môže darovať dva protóny, pretože síranový ión zostáva s nábojom -2. Táto ekvivalentná hmotnosť je 98,0 / 2 = 49,0.

Pokiaľ ide o základ, odôvodnenie je rovnaké. Hydroxid amónny môže v roztoku prijať protón, aby sa z neho stal amónny ión:

NH₄OH + H⁺ = H₂O + NH₄⁺

MW hydroxidu amónneho je (14) + (4) (1) + (16) + 1 = 35,0. Pretože protón sa spotrebuje iba raz, E pre túto zlúčeninu je 35,0 / 1 = 35,0.

• A gramový ekvivalent (geq) je počet gramov prítomnej látky vydelený jej ekvivalentnou hmotnosťou. Môže sa tiež vyjadriť ako počet nabitých prvkov obsiahnutý v násobkoch počtu mólov n.

Navštívte stránku Zdroje pre web, ktorý vám umožní automaticky vypočítať E pre rôzne molekulové hmotnosti a kombinácie poplatkov alebo riešenie pre každú jednu hodnotu danú zvyšnými dvoma pre ľubovoľnú zlúčeninu, ktorú môžete nájsť s.