ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЯРНОЙ МАССЫ ЭКВИВАЛЕНТА МЕТАЛЛА

Цель работы: определение молярной массы эквивалента металла по объему водорода, вытесненного из кислоты металлом, масса которого известна.

Эквивалент – это реальная или условная частица вещества, которая может замещать, присоединять или быть каким-либо другим образом эквивалентна одному иону водорода в кислотно-основных или ионообменных реакциях или одному электрону в окислительно-восстановительных реакциях. Так же, как молекула, атом или ион, эквивалент безразмерен.

Для правильной записи химической формулы эквивалента вещества и определения его состава необходимо рассматривать конкретную реакцию, в которой участвует данное вещество.

Рассмотрим примеры определения формулы эквивалентов веществ:

а) окислительно-восстановительная реакция

+ 2HCl = ZnCl + H .

Β данной окислительно-восстановительной реакции одному электрону соответствует 1/2 атома Zn, одна молекула HCl, 1/2 молекулы ZnCl₂ и 1/2 молекулы H₂. Отсюда Э(Zn)=1/2Zn, Э(HCl)=HCl, Э(ZnCl₂)=1/2ZnCl , Э(H₂)=1/2H₂;

б) ионо-обменная реакция

.

Β данной ионообменной реакции участвуют два иона водорода.
На один ион водорода приходится:

.

Поэтому Э(NaOH) = NaOH, Э( )=1/2 , Э( )= , Э( )=1/2 .

Единицей количества вещества является моль. Массу одного моля эквивалентов называют молярной массой эквивалентов вещества (М_Э).

Например, молярные массы эквивалентов веществ в рассмотренных реакциях равны:

Mэ(Zn) = 1/2M(Zn) = 1/2×65 = 32,5 г/моль,

Mэ(HCl) = 1/2M(HCl) = 36,5 г/моль.

Для расчета молярной массы эквивалентов вещества можно использовать формулы:

а) для простого вещества Mэ = , (1)

где – молярная масса атома данного вещества, Β – валентность атома;

б) для сложного вещества Mэ = , (2)

где М – молярная масса данного вещества, Β – валентность функциональной группы, n – число функциональных групп в молекуле.

Для кислот функциональной группой является ион водорода, для основания – ион гидроксила, для солей – ион металла.

Например, Mэ(Al) = = = 9 г/моль;

Mэ(H₂SO₄) = г/моль;

Mэ(Al₂(SO₄)₃) г/моль.

Объем одного моля эквивалента газа можно рассчитать, исходя из того, что, согласно закону Авогадро, моль любого газа при нормальных условиях занимает объем, равный 22,4 л.

Например, для водорода: Э(H₂) = 1/2H₂, моль эквивалентов водорода в два раза меньше его моля молекул и поэтому объем одного моля эквивалентов водорода также в два раза меньше его молярного объема, то есть 22,4 л : 2 =11,2 л.

Для кислорода: Э(O₂) = 1/4O₂, отсюда объем одного моля эквивалентов кислорода в четыре раза меньше его молярного объема, то есть 22,4 л : 4 = 5,6 л.

Согласно закону эквивалентов массы участвующих в реакциях веществ пропорциональны молярным массам их эквивалентов:

, (3)

где m₁ и m₂ – массы веществ; М_Э1 и М_Э2 – молярные массы эквивалентов этих веществ.

Химические эквиваленты элементов определяют:

– экспериментально, по объему водорода, вытесненному определенным количеством металла из водородного соединения:

,

где m₁ – масса взятого металла, г,

m₂ – масса вытесненного водорода, г,

М_Э (Ме) – молярная масса эквивалента металла;

– по результатам химического анализа какого-нибудь соединения данного элемента с водородом, кислородом или другим элементом, эквивалент которого известен.