Sử dụng trọng lượng tương đương và cách tính toán nó (với ví dụ)

các trọng lượng tương đương (PE) của một chất là một chất tham gia phản ứng hóa học và được sử dụng làm cơ sở cho phép chuẩn độ. Tùy thuộc vào loại phản ứng, nó có thể được xác định theo cách này hay cách khác.

Đối với các phản ứng axit-bazơ, PE là trọng lượng tính bằng gam của chất cần thiết để cung cấp hoặc phản ứng với một mol H⁺ (1.008 g); đối với các phản ứng oxi hóa khử, trọng lượng tính bằng gam của chất cần thiết để cung cấp hoặc phản ứng với một mol điện tử.

Đối với kết tủa hoặc phản ứng hình thành phức tạp, trọng lượng của chất cần thiết để cung cấp hoặc phản ứng với một mol của cation đơn trị, 1/2 mol cation hóa trị hai, 1/3 mol cation hóa trị ba . Vân vân.

Mặc dù ban đầu có vẻ hơi phức tạp, một số chất luôn hoạt động hóa học theo cùng một cách; do đó, không khó để tìm hiểu các giá trị PE cho các trường hợp.

Chỉ số

1 Xuất xứ trọng lượng tương đương
2 công dụng
- 2.1 Sử dụng trong hóa học nói chung
- 2.2 Sử dụng trong phân tích thể tích
- 2.3 Sử dụng trong phân tích trọng lực
- 2.4 Công dụng trong hóa học polymer
3 Làm thế nào để tính toán nó? Ví dụ
- 3.1 - Trọng lượng tương đương của một nguyên tố hóa học
- 3.2 - Trọng lượng tương đương của một oxit
- 3.3 Trọng lượng tương đương của một cơ sở
- 3,4 - Trọng lượng tương đương của một axit
- 3.5 - Trọng lượng tương đương của muối
4 tài liệu tham khảo

Nguồn gốc trọng lượng tương đương

John Dalton (1808) đã đề xuất trọng lượng tương đương của hydro là một đơn vị khối lượng. Tuy nhiên, một loạt các phản đối về phương pháp này đã xuất hiện. Ví dụ, người ta chỉ ra rằng hầu hết các nguyên tố không phản ứng trực tiếp với hydro để tạo thành các hợp chất đơn giản (XH).

Ngoài ra, các nguyên tố có trạng thái oxy hóa khác nhau, ví dụ như permanganat, có trọng lượng tương đương. Điều này cản trở việc chấp nhận trọng lượng tương đương như một đơn vị khối lượng.

Bài thuyết trình của Dimitri Mendeleev (1869) trong bảng tuần hoàn của ông, trong đó tính chất hóa học của các nguyên tố có liên quan đến thứ tự trọng lượng nguyên tử của chúng, tạo thành một lập luận mạnh mẽ của những người phản đối việc sử dụng trọng lượng tương đương như một đơn vị khối lượng.

Trên thực tế, không cần sử dụng thuật ngữ "tương đương", vì bất kỳ phép tính cân bằng hóa học nào cũng có thể được thực hiện dưới dạng nốt ruồi. Tuy nhiên, thuật ngữ này thường được sử dụng và không thuận tiện để bỏ qua nó.

Để thuận tiện, thuật ngữ "tương đương" đã được giới thiệu: tương đương với bất kỳ axit nào phản ứng với tương đương với bất kỳ bazơ nào; Một chất tương đương với bất kỳ chất oxy hóa nào phản ứng với chất tương đương với bất kỳ chất khử nào, v.v..

Công dụng

Sử dụng trong hóa học nói chung

Kim loại

Việc sử dụng PE trong các nguyên tố và hợp chất hóa học đã được thay thế bằng việc sử dụng khối lượng mol của nó. Lý do chính là sự tồn tại của các nguyên tố và hợp chất có trọng lượng tương đương.

Ví dụ, sắt (Fe), một nguyên tố có trọng lượng nguyên tử 55,85 g / mol, có hai hóa trị: +2 và +3. Do đó, nó có hai trọng lượng tương đương: khi nó hoạt động với hóa trị +2, trọng lượng tương đương của nó là 27,93 g / eq; trong khi, khi sử dụng hóa trị +3, trọng lượng tương đương của nó là 18,67 g / eq.

Tất nhiên, chúng ta không thể nói về sự tồn tại của một trọng lượng tương đương của Đức tin, nhưng chúng ta có thể chỉ ra sự tồn tại của một trọng lượng nguyên tử của Đức tin.

Axit

Axit photphoric có trọng lượng phân tử 98 g / mol. Axit này khi phân ly trong H⁺ + H₂PO₄^-, Nó có trọng lượng tương đương 98 g / eq, vì nó giải phóng 1 mol H⁺. Nếu axit photphoric phân ly trong H⁺ + HPO₄^2-, trọng lượng tương đương của nó là (98 g.mol^-1) / (2eq / mol^-1) = 49 g / eq. Trong sự phân ly này, H₃PO₄ giải phóng 2 mol H⁺.

Mặc dù nó không thể chuẩn độ trong môi trường nước, H₃PO₄ có thể phân ly trong 3 H⁺ + PO₄^3-. Trong trường hợp này, trọng lượng tương đương là (98 g.mol^-1) / (3 eq.mol^-1) = 32,7 g / eq. H₃PO₄ giao hàng trong trường hợp này 3 mol H⁺.

Sau đó, axit photphoric có tới 3 trọng lượng tương đương. Nhưng đây không phải là trường hợp cá biệt, ví dụ, axit sulfuric có hai trọng lượng tương đương và axit carbonic cũng có.

Sử dụng trong phân tích thể tích

-Để giảm các lỗi có thể xảy ra trong quá trình cân các chất, việc sử dụng một chất có trọng lượng tương đương lớn hơn được ưu tiên trong hóa học phân tích. Ví dụ, trong việc đánh giá dung dịch natri hydroxit với các axit có trọng lượng tương đương khác nhau. Nên sử dụng axit có trọng lượng tương đương lớn hơn.

-Trong việc sử dụng khối lượng của một axit rắn có thể phản ứng với natri hydroxit, bạn có tùy chọn giữa ba axit rắn: axit oxalic dihydrat, axit phthalate kali và kali hydrooiodat, với trọng lượng tương ứng 63,04 g / eq, 204,22 g / eq và 389 g / eq.

Trong trường hợp này, nên sử dụng kali hydro peroxide trong đánh giá natri hydroxit, vì sai số tương đối xảy ra khi cân nó thấp hơn khi có trọng lượng tương đương lớn hơn..

Sử dụng trong phân tích trọng lực

Trọng lượng tương đương được xác định theo cách riêng của nó trong kỹ thuật này để phân tích các chất. Ở đây, đó là khối lượng kết tủa tương ứng với một gam chất phân tích. Đây là yếu tố hoặc hợp chất quan tâm trong nghiên cứu hoặc phân tích đang được thực hiện.

Trong trọng lực, người ta thường trích dẫn kết quả của các phân tích dưới dạng một phần khối lượng của chất phân tích, thường được biểu thị bằng phần trăm.

Hệ số tương đương được giải thích là một yếu tố số mà theo đó khối lượng của kết tủa được nhân lên để thu được khối lượng của chất phân tích, thường được biểu thị bằng gam.

Xác định trọng lượng của niken

Ví dụ, trong phép xác định khối lượng niken, kết tủa có chứa nó là niken bis (dimethylglyoxylate) với khối lượng mol là 288.915 g / mol. Khối lượng mol của niken là 58,6934 g / mol.

Khối lượng mol của kết tủa giữa khối lượng mol của niken tạo ra kết quả như sau:

288.915 g.mol^-1/ 58,6934 g.mol^-1 = 4.9224. Điều này có nghĩa là 4.9224 g hợp chất bằng 1 g niken; hay nói cách khác, 4.9224 g kết tủa chứa 1 g niken.

Hệ số tương đương được tính bằng cách chia khối lượng mol của niken cho khối lượng mol của kết tủa có chứa nó: 58.693 g.mol^-1/ 288.915 g.mol^-1 = 0,203151. Điều này cho chúng ta biết rằng mỗi gram kết tủa có chứa niken có 0,203151 g niken.

Sử dụng trong hóa học polymer

Trong hóa học của polyme, trọng lượng tương đương của thuốc thử trùng hợp là khối lượng của polymer có tương đương với phản ứng.

Điều đặc biệt quan trọng trong trường hợp polyme trao đổi ion: một loại tương đương với polyme trao đổi ion có thể trao đổi một mol các ion đơn sắc; nhưng chỉ có nửa mol các ion tích điện kép.

Người ta thường biểu thị độ phản ứng của polymer là nghịch đảo của trọng lượng tương đương, được biểu thị bằng đơn vị mmol / g hoặc meq / g.

Làm thế nào để tính toán nó? Ví dụ

-Trọng lượng tương đương của một nguyên tố hóa học

Nó thu được bằng cách chia trọng lượng nguyên tử của nó cho hóa trị của nó:

Peq = Pa / v

Có những yếu tố chỉ có trọng lượng tương đương và các yếu tố có thể có 2 hoặc nhiều hơn.

Trọng lượng tương đương canxi

Trọng lượng nguyên tử = 40 g / mol

Valencia = +2

Peq = 40 g.mol^-1/2eq.mol^-1

20 g / eq

Trọng lượng tương đương của nhôm

Trọng lượng nguyên tử = 27 g / mol

Valencia = +3

Peq = 27 g.mol^-1/ 3 eq.mol^-1

9 g / eq

Trọng lượng tương đương niken

Trọng lượng nguyên tử = 58,71 g / mol

Valencia = +2 và +3

Niken có hai trọng lượng tương đương với khi nó phản ứng với hóa trị +2 và khi nó phản ứng với hóa trị +3.

Peq = 58,71 g.mol^-1/ 2 eq.mol^-1

29,35 g / eq

Peq = 58,71 g.mol^-1/ 3 eq.mol^-1

19,57 g / eq

-Trọng lượng tương đương của một oxit

Một cách để tính trọng lượng tương đương của một oxit là bằng cách chia trọng lượng phân tử của nó giữa sản phẩm hóa trị kim loại cho chỉ số kim loại.

Peq = Pm / V · S

Pm = trọng lượng phân tử của oxit.

V = phá hủy kim loại

S = chỉ số kim loại

Sản phẩm V · S được gọi là tổng phí hoặc điện tích ròng của cation.

Trọng lượng tương đương của oxit nhôm (Al₂Ôi₃)

Trọng lượng phân tử = Al (2 x 27 g / mol) + O (3 x 16 g / mol)

102 g / mol

Valencia = +3

Subindex = 2

Peq Al₂Ôi₃ = Pm / V · S

Peq Al₂Ôi₃ = 102 g.mol^-1/ 3 eqmol^-1. 2

17 g / eq

Có một cách khác để giải quyết vấn đề này dựa trên phép cân bằng hóa học. Trong 102 g nhôm oxit có 54 gam nhôm và 48 gam oxy.

Peq del Al = Trọng lượng nguyên tử / Valencia

27 g.mol^-1/ 3 eq.mol^-1

9 g / eq

Dựa trên trọng lượng tương đương của nhôm (9 g / eq), người ta tính toán rằng trong 54 g nhôm có 6 tương đương nhôm.

Sau đó, từ các tính chất của các chất tương đương: 6 chất tương đương của nhôm sẽ phản ứng với 6 chất tương đương oxy để tạo ra 6 chất tương đương của oxit nhôm.

Trong 102 g. nhôm oxit có 6 tương đương.

Do đó:

Peq của Al₂Ôi₃ = 102 g / 6 eq

17 g / eq

-Trọng lượng tương đương của một cơ sở

Trọng lượng tương đương thu được bằng cách chia trọng lượng phân tử của nó cho số nhóm oxyhydryl (OH).

Trọng lượng tương đương của hydroxit sắt, Fe (OH)₂

Trọng lượng phân tử = 90 g / mol

Số OH = 2

Peq Fe (OH)₂ = 90 g.mol^-1/ 2 eq.mol^-1

45 g / eq

-Trọng lượng tương đương của một axit

Nói chung, nó thu được bằng cách chia trọng lượng phân tử của nó cho số lượng hydro tạo ra hoặc giải phóng. Tuy nhiên, axit polyprotonic có thể phân tách hoặc giải phóng H của chúng ở nhiều dạng khác nhau, vì vậy chúng có thể có trọng lượng tương đương.

Trọng lượng tương đương của axit clohydric, HCl

Trọng lượng tương đương HCl = trọng lượng phân tử / số hydro

Peq HCl = g.mol^-1/ 1 eq.mol^-1

36,5 g / eq

Trọng lượng tương đương của axit sunfuric

Axit sunfuric (H₂VẬY₄) có thể được phân tách theo hai cách:

H₂VẬY₄ => H⁺ + HSO₄^-

H₂VẬY₄ => 2 H⁺ + VẬY₄^2-

Khi bạn giải phóng H⁺ PE của bạn là:

Trọng lượng phân tử = 98 g / mol

Peq = 98 g.mol^-1/ 1 eq.mol^-1

98 g / peq

Và khi nó phát hành 2H⁺:

Trọng lượng phân tử = 98 g / mol

Peq = 98 g.mol^-1/ 2 eq.mol^-1

49 g / eq

Vì lý do tương tự axit photphoric (H₃PO₄) trọng lượng phân tử 98 g / mol, có thể có tối đa ba trọng lượng tương đương: 98 g / eq, 49 g / eq và 32,67 g / eq.

-Trọng lượng tương đương của một muối

Và cuối cùng, bạn có thể tính trọng lượng tương đương của một muối bằng cách chia trọng lượng phân tử của nó giữa sản phẩm hóa trị của kim loại cho chỉ số của kim loại.

PE = PM / V · S

Fe sunfat₂(SO₄)₃

Trọng lượng phân tử = 400 g / mol

Valencia của sắt = +3 eq / mol

Chỉ số sắt = 2

Peq = 400 g.mol^-1/ 3 eq.mol^-1 x 2

66,67 g / eq

Tài liệu tham khảo

Ngày, R. A. JR. Và Underwood, A. L. Hóa học phân tích định lượng. Bản dịch của 5^một Phiên bản tiếng Anh. Biên tập Prentice Hall Interamericana
Hóa vô cơ (s.f.). Xác định khối lượng tương đương của Oxit. Lấy từ: fullquimica.com
Wikipedia. (2018). Trọng lượng tương đương. Lấy từ: en.wikipedia.org
Các biên tập viên của bách khoa toàn thư Britannica. (Ngày 26 tháng 9 năm 2016). Trọng lượng tương đương. Bách khoa toàn thư Britannica. Lấy từ: britannica.com
Ori, Jack. (Ngày 30 tháng 4 năm 2018). Cách tính trọng lượng tương đương. Kinh dị. Lấy từ: sciences.com
Trọng lượng tương đương của một axit Phần 2: Chuẩn độ mẫu axit không xác định. (s.f.). Lấy từ: khoa.uml.edu
Bergstresser M. (2018). Trọng lượng tương đương: Định nghĩa & Công thức. Học tập. Lấy từ: học.com

Hóa học

« Trọng lượng nguyên tử trong những gì nó bao gồm, cách tính và ví dụ Tiểu sử và sự nghiệp Peter Douglas »