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

+ 2 HCl = ZnCl + H .

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

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:

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

M э(HCl) = 1/2 M (HCl) = 36, 5 г/моль.

Для расчета молярной массы эквивалентов вещества можно использовать формулы:

а) для простого вещества M э = , (1)

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

б) для сложного вещества M э = , (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, M э(Al) = = = 9 г/моль;

M э(H ₂ SO ₄) = г/моль;

M э(Al ₂(SO ₄)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(H ₂) = 1/2 H ₂, 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(O ₂) = 1/4 O ₂, 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 m ₁ и m ₂ – 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 m ₁ – масса взятого металла, г,

m ₂ – 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.