Химический эквивалент
Расчет результатов титриметрического анализа основан на принципе эквивалентности, в соответствии с которым вещества реагируют между собой в эквивалентных количествах. Если определяемое вещество A реагирует с раствором титранта B по уравнению νAA + νBB → Продукты реакции, то эквивалентными массами веществ будут νA M (A) и νB M (B), где M (A) и M (B) – молярные массы веществ A и B, а νA и νB – стехиометрические коэффициенты. Уравнению реакции можно придать вид A + (νB/νA)B → Продукты реакции, где νA>νB, что означает, что одна частица вещества A будет эквивалентна νB/νA частиц вещества B. Отношение νB/νA обозначают символом f э и называют фактором эквивалентности вещества B fэ (B) = νB/νA.. Фактор эквивалентности является безразмерной величиной, равной или меньшей единицы. Величину νB/νAB или равную ей fэ (B)B называют эквивалентом вещества B. Во избежание противоречий необходимо приводить реакции к единой общей основе. Для реакций кислотно-основного взаимодействия такой основой может быть ион водорода. В окислительно-восстановительных реакциях количество реагирующего вещества удобно связывать с числом электронов, принимаемых или отдаваемых данным веществом. Это позволяет дать следующее определение. Эквивалентом называется реальная или условная частица, которая может присоединять, высвобождать или быть каким-либо другим образом эквивалентна одному иону водорода в кислотно-основных реакциях или одному электрону в окислительно-восстановительных реакциях. При использовании термина "эквивалент" всегда необходимо указывать, к какой конкретной реакции он относится. Под условной частицей понимаются как реально существующие частицы (молекулы, ионы, электроны и т.д.), так и доли таких частиц (например, 1/2 иона) или их группы. Единицей количества вещества эквивалента является моль. Например, в реакции NaOH + 1/2 H2SO4 → 1/2 Na2SO4 + H2O f э(NaOH)=1; f э(H2SO4)=1/2 Эквивалент серной кислоты в этой реакции будет составлять половину молекулы (условная частица) f э(H2SO4) H2SO4 = 1/2 H2SO4 Для реакции H3PO4 + KOH → KH2PO4 + H2O f э(H3PO4)=1; f э(H3PO4) H3PO4 = H3PO4, а для реакции H3PO4 + 3 KOH → K3PO4 + 3H2O f э(H3PO4)=1/3; f э(H3PO4) H3PO4 = 1/3 H3PO4. В полуреакции MnO4- + 8H+ + 5e → Mn2+ + 4 H2O f э(KMnO4)=1/5; f э(KMnO4) KMnO4 = 1/5 KMnO4, но в полуреакции MnO4- + 4H+ + 3e → MnO2 + 2H2O f э(KMnO4)=1/3; f э(KMnO4) KMnO4 = 1/3 KMnO4. Фактор эквивалентности и эквивалент данного вещества являются не постоянными величинами, а зависят от стехиометрии реакции, в которой они принимают участие. Таким образом, Фактор эквивалентности – это число, обозначающее, какая доля реальной частицы вещества X эквивалентна одному иону водорода в данной кислотно-основной реакции или одному электрону в реакции окисления-восстановления. Важное значение в титриметрическом анализе имеет понятие молярной массы эквивалента. Молярной массой эквивалента (M э) вещества X называют массу одного моля эквивалента этого вещества, равную произведению фактора эквивалентности на молярную массу вещества X. Для молярной массы эквивалента в литературе встречается также термин "эквивалентная масса";. Таким образом, молярная масса эквивалента – это масса авогадрова числаЧисло Авогадро Na=6,02.1023 равно количеству частиц в одном моле вещества. эквивалентов (вообще говоря, условных частиц): M э= f э M, где M – молярная масса вещества (масса Авогадрова числа молекул, т.е. реальных частиц). Следовательно, масса вещества может быть выражена из соотношений m =ν M =ν M э/ f э= n M э, где n =ν/ f э – количество вещества эквивалента. Отношение количества вещества эквивалента в растворе к объему раствора называется молярной концентрацией эквивалента: C (f э(X)X)= n (f э(X)X)/ V. Например, C (1/2 H2SO4) = 0,1 моль/л. Вместо обозначения единицы измерения моль/л допускается сокращение "н", происхождение которого связано с тем, что молярную концентрацию эквивалента называют также нормальной концентрацией. Например, 1н. H2SO4, т.е. 1 моль эквивалента H2SO4 на литр раствора. При использовании молярной концентрации эквивалента следует указывать реакцию, в которой применяется раствор данной нормальности, или приводить фактор эквивалентности.
|
