ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ. Химический эквивалент представляет собой одну из важнейших характеристик химического элемента

Химический эквивалент представляет собой одну из важнейших характеристик химического элемента. Экспериментально установлено, что различные вещества реагируют друг с другом в определенных количественных соотношениях. Так, содержание водорода в воде составляет 11,11%, кислорода – 88,89 %. Это означает, что они реагируют между собой в массовом соотношении 1: 8, а в молярном соотношении 2: 1. Эти количества равноценны (эквивалентны) по отношению друг к другу.

Эквивалентом элемента (Э) называют такое его количество, которое соединяется с 1 молем атомов водорода или замещает то же количество атомов водорода в химических реакциях. Например, в соединении водорода с кислородом – воде (Н₂О) – на 1 моль атомов приходится, как видно из формулы соединения, моля атомов кислорода. Следовательно, эквивалент кислорода равен моля атомов кислорода. В соединении водорода с азотом NH₃ – на 1 моль атомов водорода приходится моля атомов азота, следовательно, эквивалент азота в этом соединении равен моля атомов азота.

При определении эквивалента элемента необязательно исходить из его соединения с водородом. Эквивалент можно вычислить по составу соединения данного элемента с любым другим, эквивалент которого известен.

При расчетах используется эквивалентная масса Мэ – масса одного эквивалента. Она имеет размерность г/экв. В приведенных выше соединениях (Н₂О, NH₃) эквивалентные массы будут

Мэ (Н) = 1 г/экв, Мэ (О) = 16: 2 = 8 г/экв, Мэ (N) = 14: 3 = 4,67 г/экв.

Поскольку эквивалент измеряется в молях, то часто используется размерность г/моль.

Эквивалентная масса элемента связана с мольной (атомной) массой элемента. Она равна мольной (атомной) массе, деленной на валентность элемента в данном химическом соединении.

М_{э (элемента) =} .

Эквивалентная масса может быть переменной величиной, так как зависит от валентности элемента в различных соединениях. Например, эквивалентная масса серы в разных соединениях:

а) сероводороде H₂S М_{э (S)} = 32: 2 = 16 г/экв;

б) оксиде серы (IV) SO₂ М_{э (S)} = 32: 4 = 8 г/экв;

в) оксиде серы (VI) SO₃ М_{э (S)}= 32: 6 = 5,3 г/экв.

Понятие об эквивалентах и эквивалентной массе распространяется и на сложные соединения (оксиды, кислоты, основания, соли). Эквивалентом сложного вещества называется такое его количество, которое взаимодействует без остатка с одним эквивалентом водорода или с одним эквивалентом любого другого элемента.

Эквивалентная масса сложного вещества может иметь различные значения в зависимости от характера реакции, в которую вступает данное вещество, и от того, какой продукт при этом образуется.

Эквивалентная масса кислоты М_{э (кислоты)} равна молярной массе кислоты, деленной на основность кислоты (число атомов водорода, замещенных в данной реакции на металл).

М_{э (кислоты)} = .

Например, эквивалентная масса кислоты в реакции

H₂SO₄ + KOH = KHSO₄ + H₂O;

М_э (Н₂SO₄) = = 98 г/экв,

а в реакции

H₂SO₄ + Mg = MgSO₄

эквивалентная масса той же кислоты вдвое меньше, так как в этой реакции замещено два катиона водорода:

М_э (H₂SO₄) = = 49 г/экв.

Эквивалентная масса основания М_{э (основания)} равна молярной массе основания, деленной на кислотность этого основания (число гидроксогрупп, замещенных на кислотный остаток).

М_{э (основания)} = .

Например, эквивалентная масса основания Mg(OH)₂ в реакции Mg(OH)₂ + HСl = MgOHCl + H₂O;

М_э (Мg(OH)₂) = = 58 г/экв,

а в реакции

Mg(OH)₂ + 2HCl = MgCl₂ + 2H₂O

эквивалентная масса того же основания в два раза меньше

М_э (Мg(OH)₂) = = 29 г/экв.

Эквивалентная масса соли М_{э (соли)} равна молярной массе соли, деленной на произведение валентности металла (В_Ме) на число его атомов (n).

М_э(соли) = .

Например,

М_э (Na₂SO₄) = = 71 г/экв.

Эквивалентная масса оксида равна молярной массе оксида, деленной на произведение валентности элемента (В_эл) на число его атомов (n).

М_{э (оксида) =} .

Например,

М_э (Al₂O₃) = = 17 г/экв.

Молярную массу эквивалента любого сложного соединения можно определить по сумме эквивалентных масс составляющих его частиц. Например:

а) молярная масса гидроксида натрия равна сумме молярных масс эквивалентов металла и гидроксогруппы, т.е.

М_{э (основания)} = М_{э (металла)} + М_{э (гидроксогруппы)};

М_э (NaOH) = M_э (Na⁺) + M_э (OH^-) = 23 + 17 = 40 г/экв;

б) эквивалентная масса кислоты равна сумме эквивалентных масс водорода и кислотных остатков

М_{э (кислоты)} = М_э (Н⁺) + М_{э (кислотного остатка)};

М_э (H₂SO₄) = М_э (Н⁺) + М_э (S ) = 1 + 48 = 49 г/экв;

в) эквивалентная масса соли равна сумме эквивалентных масс металла и кислотного остатка

М_{э (соли)} = М_{э (металла)} + М_{э (кислотного остатка)};

Мэ (Al₂(SO₄)₃) = М_э (Al³⁺) + M_э (S ) = + = 57 г/экв;

г) эквивалентная масса оксида равна сумме эквивалентных масс кислорода и элемента

М _{э (оксида)} = М_{э (элемента )} + М_{э (кислорода)};

М_э (МgO) = M_э (Mg²⁺) + M_э (О^2-) = + = 20 г/экв.