Эквивалентная масса (или химический эквивалент) - это масса одного эквивалента вещества. Это понятие тесно связано с понятием моля, но имеет несколько отличий.
Что такое эквивалент?
Эквивалент - это условная единица измерения количества вещества, которая зависит от конкретной химической реакции. Он показывает, какое количество вещества вступает в реакцию с одним молем водорода или замещает один моль водорода в соединениях.
Формула для расчета эквивалентной массы
Эквивалентная масса (Э) рассчитывается по формуле:
Э = M / n
где:
- Э - эквивалентная масса (г/моль)
- M - молярная масса вещества (г/моль)
- n - число эквивалентов, которое показывает, сколько молей данного вещества реагирует с 1 молем водорода.
Число эквивалентов (n) определяется типом реакции и зависит от того, какую роль играет вещество в реакции:
- Для кислот: n равно числу ионизируемых атомов водорода в молекуле кислоты.
- Для оснований: n равно числу гидроксильных групп (ОН-) в молекуле основания.
- Для солей: n равно общему заряду катионов или анионов в формульной единице соли.
- Для окислительно-восстановительных реакций: n определяется изменением степени окисления атомов в процессе реакции.
Примеры расчета эквивалентной массы
- Соляная кислота (HCl):n = 1 (один атом водорода)
Э = M(HCl) / 1 - Серная кислота (H₂SO₄):n = 2 (два атома водорода)
Э = M(H₂SO₄) / 2 - Гидроксид натрия (NaOH):n = 1 (одна гидроксильная группа)
Э = M(NaOH) / 1
Зачем нужна эквивалентная масса?
- Закон эквивалентов: Массы реагирующих веществ пропорциональны их эквивалентным массам. Этот закон широко используется в стехиометрических расчетах.
- Титрование: При титриметрическом анализе эквивалентная масса используется для расчета концентрации растворов.
- Электрохимия: В электрохимии эквивалентная масса связана с количеством электричества, необходимого для выделения или осаждения одного моля вещества.
Важно отметить:
- Понятие эквивалентной массы хотя и полезно, но менее универсально, чем понятие моля.
- В современных учебниках химии акцент делается на использовании молей и молярных масс.
- Эквивалентная масса может иметь разные значения для одного и того же вещества в разных реакциях.
Расчет эквивалентной массы: подробный разбор с примерами
Эквивалентная масса - это масса одного эквивалента вещества. Эквивалент, в свою очередь, это количество вещества, которое может соединиться с одним молем атомов водорода или замещать его в химических реакциях.
Формула для расчета эквивалентной массы:
- Э = М / nгде:
- Э - эквивалентная масса (г/моль)
- М - молярная масса вещества (г/моль)
- n - число эквивалентов (показывает, сколько молей данного вещества реагирует с 1 молем водорода)
Число эквивалентов (n) зависит от типа реакции и определяется по следующей таблице:
Примеры расчетов
Пример 1: Соляная кислота (HCl)
- n = 1 (один атом водорода)
- Э = M(HCl) / 1 = 36,5 г/моль / 1 = 36,5 г/моль
Пример 2: Серная кислота (H₂SO₄)
- n = 2 (два атома водорода)
- Э = M(H₂SO₄) / 2 = 98 г/моль / 2 = 49 г/моль
Пример 3: Гидроксид натрия (NaOH)
- n = 1 (одна гидроксильная группа)
- Э = M(NaOH) / 1 = 40 г/моль / 1 = 40 г/моль
Пример 4: Окислительно-восстановительная реакция:
- Рассмотрим реакцию: 2FeCl₂ + Cl₂ → 2FeCl₃
- Железо окисляется с +2 до +3 степени окисления, отдает 1 электрон.
- n = 1
- Э(FeCl₂) = M(FeCl₂) / 1
Задача для самостоятельного решения:
Рассчитайте эквивалентную массу серной кислоты в реакции с цинком.
Решение:
- Напишите уравнение реакции: H₂SO₄ + Zn → ZnSO₄ + H₂
- Определите число эквивалентов серной кислоты в этой реакции (подсказка: сколько атомов водорода участвует в реакции?).
- Используя формулу, рассчитайте эквивалентную массу.
Важные замечания:
- Эквивалентная масса - понятие относительное и зависит от конкретной реакции.
- В современных расчетах чаще используют молярные массы, но понятие эквивалентной массы все еще применяется в некоторых областях химии.
- Для окислительно-восстановительных реакций расчет эквивалентной массы может быть более сложным, особенно если участвуют несколько элементов, меняющих степень окисления.