Закон эквивалентов

Эквивалент Э(X) – реальная или условная частица вещества X, которая в данной кислотно-основной реакции эквивалентна одному иону водорода или в данной окислительно-восстановительной реакции – одному электрону.

Фактор эквивалентности f_э(X) – число, обозначающее, какая доля реальной частицы вещества X эквивалентна одному иону водорода в данной кислотно-основной реакции или одному электрону в данной окислительно-восстановительной реакции (Таблица 1).

Молярная масса эквивалента веществаM_э(X) – масса одного моля эквивалента этого вещества. Она равна произведению фактора эквивалентности на молярную массу вещества X:

 

M_э(X) = f_э(X) ∙ M(X). (1.1)

 

Количество вещества эквивалента n_э(X) – количество вещества в молях, в котором частицами являются эквиваленты. Его находят как отношение массы вещества к молярной массе эквивалента вещества:

. (1.2)

Эквивалентный объем или объем моля эквивалента V_э(X) – это объем, который занимает один моль эквивалентов газообразного вещества при нормальных условиях (н.у.).

В результате работ И. Рихтера был открыт закон эквивалентов (1793 г.): все вещества реагируют друг с другом в количествах, пропорциональных их эквивалентам.

Смысл этого закона заключается в том, что моль эквивалентов одного вещества реагирует точно с молем эквивалентов другого вещества, а n молей эквивалентов одного вещества с n молями эквивалентов другого вещества.

Математически закон эквивалентов можно записать:

, (1.3)

 

Таблица 1 – Формулы расчета фактора эквивалентности

 

Частица	Фактор эквивалентности	Примеры
Элемент	fЭ (В) = 1/В(Э), где В (Э) – валентность элемента	Фактор эквивалентности хрома в оксиде хрома (III) : fЭ () = 1/3
Простое вещество	fЭ (В) = 1/n(Э)·В(Э), где n (Э) – число атомов элемента (индекс в химической формуле), В (Э) – валентность элемента	f Э(H2) = 1/(2×1) = 1/2; f Э(O2) = 1/(2×2) = 1/4; f Э(Cl2) = 1/(2×1) = 1/2; f Э(O3) = 1/(3×2) = 1/6
Оксид	fЭ (В) = 1/n(Э)·В(Э), где n (Э) – число атомов элемента (индекс в химической формуле оксида), В (Э) – валентность элемента	f Э(Cr2O3) = 1/(2×3) = 1/6; f Э(CrO) = 1/(1×2) = 1/2; f Э(H2O) = 1/(2×1) = 1/2; f Э(P2O5) = 1/(2×5) = 1/10
Кислота	fЭ (В) = 1/n(Н+), где n (H+) – число отданных в ходе реакции ионов водорода (основность кислоты)	f Э(H2SO4) = 1/1 = 1 (основность равна 1) или f Э(H2SO4) = 1/2 (основность равна 2)
Основание	fЭ (В) = 1/n(OН-), где n (ОH–) – число отданных в ходе реакции гидроксид-ионов (кислотность основания)	f Э(Cu(OH)2) = 1/1 = 1 (кислотность равна 1) или f Э(Cu(OH)2) = 1/2 (кислотность равна 2)
Соль	fЭ (В) = 1/n(Me)·В(Me)= 1/n(А)·В(А), где n (Ме) – число атомов металла (индекс в химической формуле соли), В (Ме) – валентность металла; n (А) – число кислотных остатков, В (А) – валентность кислотного остатка	f Э(Cr2(SO4)3) = 1/(2×3) = 1/6 (расчет по металлу) или f Э(Cr2(SO4)3) = 1/(3×2) = 1/6 (расчет по кислотному остатку)
Частица в окислительно-восстано­вительных реакциях	fЭ (В) = 1/ , где – число электронов, участвующих в процессе окисления или восстановления	Fe2+ + 2e- → Fe0 f Э(Fe2+) =1/2;
Ион	fЭ (В) = 1/z, где z – заряд иона	f Э(SO42–) = 1/2

 

, (1.4)

, (1.5)

где m – массы веществ A и B;

, – молярные массы эквивалентов веществ A и B;

, – объемы газов A и B при н.у.;

, – эквивалентные объемы газов A и B при н.у.

Молярная масса эквивалента сложного вещества обладает свойством аддитивности и равна сумме молярных масс эквивалентных его составляющих частей [1]:

 

M_э (A_xB_y) = M_э (A) + M_э (B) (1.6)