VASTAAVA PAINO: KÄYTTÖ JA KUINKA SE LASKETAAN (ESIMERKEIN) - KEMIA - 2026

Aineen ekvivalenttipaino (PE) on se, joka osallistuu kemialliseen reaktioon ja jota käytetään titrauksen perustana. Reaktion tyypistä riippuen se voidaan määritellä tavalla tai toisella.

Happo- emäsreaktioissa PE on aineen paino grammoina, joka tarvitaan toimittamaan tai reagoimaan yhden moolin H ^{+: n kanssa} (1,008 g); redox-reaktioita varten, aineen paino grammoina, jota vaaditaan toimittamaan tai reagoimaan yhden moolin elektronien kanssa.

Lähde: M.Minderhoud (Amada44: n valkoinen tausta), Wikimedia Commonsin kautta

Saostumiseen tai kompleksinmuodostukseen liittyviä reaktioita varten tarvitaan aineen paino, joka tarvitaan yhden moolin yksiarvoisen kationin, 1/2 moolin kaksiarvoisen kationin, 1/3 moolin kolmiarvoisen kationin kanssa tai reagoimiseksi sen kanssa.. Ja niin edelleen.

Vaikka se voi aluksi vaikuttaa hieman monimutkaiselta, jotkin aineet käyttäytyvät aina kemiallisesti samalla tavalla; Siksi PE-arvojen oppiminen tapauksissa on vaikeaa.

Vastaavan painon alkuperä

John Dalton (1808) ehdotti vedyn ekvivalenttipainoa massayksikönä. Tähän lähestymistapaan liittyi kuitenkin useita vastalauseita. Esimerkiksi huomattiin, että useimmat elementit eivät reagoineet suoraan vedyn kanssa yksinkertaisten yhdisteiden (XH) muodostamiseksi.

Lisäksi elementeillä, joilla on erilaiset hapetustilat, esimerkiksi permanganaatilla, on enemmän kuin yksi ekvivalenttipaino. Tämä vaikeutti vastaavan painon hyväksymistä massayksiköksi.

Dimitri Mendelejevin (1869) esittely hänen jaksollisesta taulukostaan, jossa elementtien kemialliset ominaisuudet olivat suhteessa niiden atomipainojen järjestykseen, muodostivat vahvan väitteen niille, jotka vastustivat vastaavan painon käyttöä yksikköyksikkönä. massa.

Itse asiassa termiä "ekvivalentti" ei tarvitse käyttää, koska mikä tahansa stoikiometrinen laskenta voidaan tehdä moolien suhteen. Tätä termiä käytetään kuitenkin usein, eikä sitä pidä sivuuttaa.

Mukavuuksien vuoksi otettiin käyttöön termi "ekvivalentti": ekvivalentti mitä tahansa happoa reagoi minkä tahansa emäksen ekvivalentin kanssa; yksi ekvivalentti mitä tahansa hapettavaa ainetta reagoi yhden ekvivalentin minkä tahansa pelkistysaineen kanssa jne.

Sovellukset

Käyttö yleisessä kemiassa

metallit

PE: n käyttö alkuaineissa ja kemiallisissa yhdisteissä on korvattu sen moolimassalla. Pääsyy on alkuaineiden ja yhdisteiden olemassaolo, joiden paino on enemmän kuin ekvivalentti.

Esimerkiksi raudalla (Fe), alkuaineella, jonka atomipaino on 55,85 g / mol, on kaksi valenssia: +2 ja +3. Siksi sillä on kaksi ekvivalenttia painoa: kun se toimii valenssin +2 kanssa, sen ekvivalenttipaino on 27,93 g / ekv; kun taas käytettäessä valenssia +3, sen ekvivalenttipaino on 18,67 g / ekv.

Tietenkään ei voida puhua Fe: n ekvivalenttipainon olemassaolosta, mutta Fe: n atomipainon olemassaolosta voidaan huomauttaa.

hapot

Fosforihapon molekyylipaino on 98 g / mol. Kun tämä happo dissosioituu H ⁺ + H ₂ PO ₄ ^{-: ksi}, sen vastaava paino on 98 g / ekv, koska se vapauttaa 1 moolia H ⁺. Jos fosforihappo dissosioituu H ⁺ + HPO ₄ ^{2–: ksi}, sen ekvivalenttipaino on (98 g.moolia ^-1) / (2 ekv / mol ^-1) = 49 g / ekv. Tässä dissosiaatio, H ₃ PO ₄ julkaisut 2 moolia H ⁺.

Vaikka se ei ole titrattava vesipitoisessa väliaineessa, H ₃ PO ₄ voi hajoavat 3 H ⁺ + PO ₄ ³. Tässä tapauksessa vastaava paino on (98 g-mol ^-1) / (3 ekv.mol ^-1) = 32,7 g / ekv. H ₃ PO ₄ tuottaa tässä tapauksessa 3 moolia H ⁺.

Joten fosforihapolla on jopa 3 ekvivalenttia painoa. Mutta tämä ei ole yksittäistapaus, joten esimerkiksi rikkihapolla on kaksi ekvivalenttia painoa ja hiilihapolla on myös.

Käyttö tilavuusanalyysissä

- Punnitusaineiden toiminnan aikana mahdollisesti tehtyjen virheiden vähentämiseksi on analyyttisessä kemiassa edullisempaa käyttää ekvivalenttipainoisempaa ainetta. Esimerkiksi titrattaessa natriumhydroksidiliuosta hapoilla, joilla on eri ekvivalenttipainot. Hapon, jonka ekvivalenttipaino on suurin, käyttö on suositeltavaa.

-Käytettäessä kiinteän hapon massaa, joka voi reagoida natriumhydroksidin kanssa, sinulla on mahdollisuus valita kolmesta kiinteästä haposta: oksaalihappodihydraatti, kaliumhappoftalaatti ja kaliumvetyjodi, vastaavilla painoilla vastaavasti 63,04 g / ekv, 204,22 g / ekv ja 389 g / ekv.

Tässä tapauksessa on edullista käyttää kaliumvetyjiodaattihappoa natriumhydroksidin titrauksessa, koska koska sillä on suurempi ekvivalenttipaino, punnitsemalla sen suhteellinen virhe on pienempi.

Käyttö gravimetrisessä analyysissä

Ekvivalenttipaino määritetään omalla tavallaan tässä aineanalyysimenetelmässä. Tässä saostuman massa vastaa yhtä grammaa analyyttiä. Tämä on kiinnostava elementti tai yhdiste suoritetussa tutkimuksessa tai analyysissä.

Gravimetriassa on yleistä lainata analyysien tulokset murto-osaa analyytin massasta, usein ilmaistaan ​​prosentteina.

Vastaavuuskerroin selitetään numeerisena tekijänä, jolla sakan massa on kerrottava, jotta saadaan analyytin massa, joka yleensä ilmaistaan ​​grammoina.

Nikkelin gravimetrinen määritys

Esimerkiksi nikkelin gravimetrisessä määrityksessä sitä sisältävä sakka on bis (nikkeli-dimetyyliglyoksimaatti), jonka moolimassa on 288,915 g / mol. Nikkelin moolimassa on 58,6934 g / mol.

Sakan moolimassa jaettuna nikkelin moolimassalla antaa seuraavan tuloksen:

288,915 g.mol ^-1 / 58,6934 g.mol ^-1 = 4,9224. Tämä tarkoittaa, että 4,9224 g yhdistettä vastaa 1 g nikkeliä; Tai toisin sanoen 4,9224 g sakkaa sisältää 1 g nikkeliä.

Vastaavuuskerroin lasketaan jakamalla nikkelin moolimassa saostuman, joka sitä sisältää, moolimassalla: 58,693 g.mol ^-1 / 288,915 g.mol ^-1 = 0,203151. Tämä kertoo meille, että nikkeliä sisältävän sakan grammaa kohti on 0,203151 g nikkeliä.

Käyttö polymeerikemiassa

Polymeerikemiassa polymerointireagenssin ekvivalenttipaino on polymeerin massa, jolla on yksi ekvivalentti reaktiivisuutta.

Se on erityisen tärkeä ioninvaihtopolymeerien tapauksessa: yksi ekvivalentti ioninvaihtopolymeeriä voi vaihtaa yhden moolin yksitäyttöisiä ioneja; mutta vain puoli moolia kaksinkertaisesti varautuneita ioneja.

On yleistä ilmaista polymeerin reaktiivisuus ekvivalenttisen painon käänteisenä, joka ilmaistaan ​​yksikköinä mmol / g tai meq / g.

Kuinka laskea se? esimerkit

-Kemiallisen alkuaineen vastaava paino

Se saadaan jakamalla sen atomipaino valenssilla:

Peq = Pa / v

Joissakin tuotteissa on vain yksi vastaava paino ja tuotteilla, joilla voi olla vähintään 2 painoa.

Vastaava paino kalsiumia

Atomipaino = 40 g / mol

Valencia = +2

PEQ = 40 g-mol ^-1 /2eq.mol ^-1

20 g / ekv

Alumiinin vastaava paino

Atomipaino = 27 g / mol

Valencia = +3

Peq = 27 g.mol ^-1 / 3 ekv.mol ^-1

9 g / ekv

Nikkelin paino

Atomipaino = 58,71 g / mol

Valencia = +2 ja +3

Nikkelillä on kaksi ekvivalenttia painoa, jotka vastaavat, kun se reagoi valenssin +2 kanssa ja kun se reagoi valenssin +3 kanssa.

Peq = 58,71 g.mol ^-1 / 2 ekv.mol ^-1

29,35 g / ekv

Peq = 58,71 g.mol ^-1 / 3 ekv.mol ^-1

19,57 g / ekv

-Oksidin ekvivalenttipaino

Yksi tapa laskea oksidin ekvivalenttipaino on jakamalla sen molekyylipaino metallin valenssituotteella ja metallin alaindeksillä.

Peq = Pm / VS

Pm = oksidin molekyylipaino.

V = metallin valenssi

S = metallin alaindeksi

Tuotteeksi V · S viitataan kationin kokonais- tai nettovarauksena.

Alumiinioksidin (Al

Molekyylipaino = Al (2 x 27 g / mol) + O (3 x 16 g / mol)

102 g / mol

Valencia = +3

Alaindeksi = 2

PEQ Al ₂ O ₃ = Pm / V S

PEQ Al ₂ O ₃ = 102 g-mol- ^-1 / 3 eqmol ^-1. kaksi

17 g / ekv

On toinen tapa ratkaista tämä ongelma stoikiometrian perusteella. 102 grammassa alumiinioksidia on 54 grammaa alumiinia ja 48 grammaa happea.

Peq del Al = atomipaino / Valencia

27 g-mol ^-1 / 3 ekv.mol ^-1

9 g / ekv

Alumiinin ekvivalenttipainon (9 g / ekv) perusteella lasketaan, että 54 grammassa alumiinia on 6 ekvivalenttia alumiinia.

Sitten ekvivalenttien ominaisuuksista: 6 ekvivalenttia alumiinia reagoi 6 ekvivalentin kanssa happea antamaan 6 ekvivalenttia alumiinioksidia.

102 grammassa. alumiinioksidista on 6 ekvivalenttia.

Täten:

Pieni Al ₂ O ₃ = 102 g / 6 ekv

17 g / ekv

- Emäksen vastaava paino

Ekvivalenttipaino saadaan jakamalla sen molekyylipaino happea sisältävien ryhmien (OH) lukumäärällä.

Rautahydroksidin ekvivalenttipaino, Fe (OH)

Molekyylipaino = 90 g / mol

OH-luku = 2

PEQ Fe (OH) ₂ = 90 g-mol ^-1 / 2 ekv.mol ^-1

45 g / ekv

- Hapon ekvivalenttipaino

Yleensä se saadaan jakamalla sen molekyylipaino vetyllä, jonka se luovuttaa tai vapauttaa. Polyrotoniset hapot voivat kuitenkin dissosioida tai vapauttaa H: nsa eri tavoin, joten niillä voi olla enemmän kuin yksi ekvivalenttipaino.

Vastaava paino suolahappoa, HCl

HCl-ekvivalenttipaino = molekyylipaino / vedyn lukumäärä

Peq HCI = g.mol ^-1 / 1 ekv.mol ^-1

36,5 g / ekv

Rikkihapon ekvivalentti paino

Rikkihappoa (H ₂ SO ₄) voidaan erottaa kahdella tavalla:

H ₂ SO ₄ => H ⁺ + HSO ₄ ^-

H ₂ SO ₄ => 2 H ⁺ + SO ₄ ^2-

Kun hän vapauttaa H ^+, hänen PE on:

Molekyylipaino = 98 g / mol

Peq = 98 g.mol ^-1 / 1 ekv.mol ^-1

98 g / pieni

Ja kun vapautat 2H ⁺:

Molekyylipaino = 98 g / mol

Peq = 98 g.mol ^-1 / 2 ekv.mol ^-1

49 g / ekv

Samasta syystä, fosforihapon (H ₃ PO ₄), jonka molekyylipaino on 98 g / mol, voi olla jopa kolme vastaavat painot: 98 g / ekv, 49 g / ekv ja 32,67 g / ekv.

-Suolan vastaava paino

Ja lopuksi, suolan ekvivalenttipaino voidaan laskea jakamalla sen molekyylipaino metallin valenssin tuotteella metallin alaindeksillä.

PE = PM / VS

Ferrisulfaatti Fe

Molekyylipaino = 400 g / mol

Raudan valenssi = +3 ekv / mol

Rauta-alaindeksi = 2

Peq = 400 g.mol ^-1 / 3 ekv.mol ^-1 x 2

66,67 g / ekv

Viitteet

1. Day, RA JR. Ja Underwood, AL, kvantitatiivinen analyyttinen kemia. Käännös 5th ^ja Englanti laitos. Toimituksellinen Prentice Hall Interamericana
2. Epäorgaaninen kemia. (SF). Oksidien vastaavien painojen määrittäminen. Palautettu osoitteesta: fullquimica.com
3. Wikipedia. (2018). Vastaava paino. Palautettu osoitteesta: en.wikipedia.org
4. Encyclopaedia Britannican toimittajat. (2016, 26. syyskuuta). Vastaava paino. Encyclopædia Britannica. Palautettu osoitteesta: britannica.com
5. Ori, Jack. (30. huhtikuuta 2018). Kuinka laskea vastaava paino. Sciencing. Palautettu osoitteesta: sciencing.com
6. Hapon ekvivalenttipaino osa 2: Tuntemattoman happonäytteen titraus. (SF). Palautettu: tiedekunta.uml.edu
7. Bergstresser M. (2018). Vastaava paino: määritelmä ja kaava. Tutkimus. Palautettu osoitteesta study.com