зан 1. Эквивалентом называется

• Название: Эквивалентом называется
• Дата: 22.01.2022
• Размер: 26.2 Kb.
• Имя файла: зан 1.docx
• Тип: Документы; #338520

Эквивалентом называется такая часть атома, иона или молекулы, которая химически равноценна (эквивалентна) одному иону водорода в данной кислотно-основной реакции или одному электрону в данной окислительно-восстановительной реакции. Единицей количества эквивалента вещества является моль

Например, в реакции aА + bВ ↔сС + dD, которую можно записать в виде

А + b/аВ ↔с/аС + d/аD, условная частица b/а В, равноценная одной частице А, называется эквивалентом вещества В в данной реакции. Множитель b/a называют фактором эквивалентности вещества В в данной реакции и обозначают fэкв (B). Так как эквивалент вещества зависит от типа реакций, то при использовании молярной концентрации эквивалента (нормальной концентрации) необходимо указывать фактор эквивалентности

Фактор эквивалентности (f_экв) –безразмерная величина,показывающее какая моля реальной частицы вещества эквивалентна одному иону водорода в данной реакции ионного обмена или одному электрону в данной окислительно-восстановительной реакции. f_экв = 1/z

z -основность кислоты или кислотность основания в данной кислотноосновной реакции, а также число электронов, присоединяемых окислителем или теряемых восстановителем в данной окислительновосстановительной реакции

Между молярной концентрацией С(Х) и молярной концентрацией эквивалента C(1/zX) существует следующее соотношение:

 C(Х) = 1/z ∙ C( 1/z X)

f_экв = 1/z z – небольшое целое число, равное числу эквивалентов вещества, содержащихся в 1 моль этого вещества.

Молярная масса эквивалента ( M_Э) или М(1/z X) (г/моль) –масса одного моля химических эквивалентов данного вещества. Молярная масса эквивалента равна молярной массе вещества, умноженной на фактор эквивалентности.

Величина М(1/z X) составляет некоторую долю от величины молярной массы M и определяется из соотношения:

М(1/z X) = M(X) • f_экв (X)

Существуют следующие формулы для определения молярных масс эквивалентов сложных веществ:

Кислоты: М(Х)

М(1/z кислоты) = ---------------------------

основность кислоты

Окислители и восстановители

5H₂C₂O₄ + 2KMnO₄ +3H₂SO₄ = 10CO₂ + 2MnSO₄ + K₂SO₄ + 8H₂O

MnO4 - + 8 H+ + 5 ē → Mn+2 + 4H2O 2

C2O4 2- + 2ē → 2CO2 5

из полуреакций видно, что 1 ион MnO₄^- - присоединяет 5 ē

f часть иона MnO₄^- - присоединяет 1 ē

Решая эту пропорцию получим fэкв(MnO₄^-)= 1∙1/5=1/5, т.е. в этой реакции одному электрону эквивалентна 1/5 иона (MnO₄^-), которая и является его эквивалентом:

Э(MnO₄^-)=1/5 (MnO₄^-) . Поскольку из химической формулы KMnO4 следует, что в одной молекуле перманганата калия содержится один перманганат-ион, то Э(КMnO4)=1/5КMnO4. Аналогично рассуждая в отношении щавелевой кислоты, получаем: Э(Н₂С₂О₄·2Н₂О)=½ Н₂С₂О₄·2Н₂О

Окислители и восстановители

5H₂C₂O₄ + 2KMnO₄ +3H₂SO₄ = 10CO₂ + 2MnSO₄ + K₂SO₄ + 8H₂O

MnO4 - + 8 H+ + 5 ē → Mn+2 + 4H2O 2

C2O4 2- + 2ē → 2CO2 5

из полуреакций видно, что 1 ион MnO₄^- - присоединяет 5 ē

f часть иона MnO₄^- - присоединяет 1 ē

Решая эту пропорцию получим fэкв(MnO₄^-)= 1∙1/5=1/5, т.е. в этой реакции одному электрону эквивалентна 1/5 иона (MnO₄^-), которая и является его эквивалентом:

Э(MnO₄^-)=1/5 (MnO₄^-) . Поскольку из химической формулы KMnO4 следует, что в одной молекуле перманганата калия содержится один перманганат-ион, то Э(КMnO4)=1/5КMnO4. Аналогично рассуждая в отношении щавелевой кислоты, получаем: Э(Н₂С₂О₄·2Н₂О)=½ Н₂С₂О₄·2Н₂О

Эквивалент и фактор эквивалентности для одного того же вещества могут изменяться в зависимости от типа, условий реакции, в которой участвует это вещество.

Определение фактора эквивалентности

Фактор эквивалентности определяется: 1) природой вещества,

2) конкретной химической реакцией

) в обменных реакциях;

КИСЛОТЫ Величина z фактора эквивалентности кислот определяется числом атомов водорода, которые могут быть замещены в молекуле кислоты на атомы металла

Примеры:  1.KOH + H₂SO₄ → KHSO₄ + H₂O

 Одному иону водорода H⁺ эквивалентна реальная частица H₂SO₄ и, следовательно,

f(H₂SO₄ ) =1; M _Э(H₂SO₄)= M (H₂SO₄)=98,08г/моль.

2. 
   2KOH + H₂SO₄ ® K₂SO₄ + 2H₂O
   

в данном случае одному иону водорода H⁺ соответствует условная частица ½ H₂SO₄ и, следовательно

M _Э(H₂SO₄)=1/2 M (H₂SO₄)=98,08=49,04г/моль

2. 
   Титр – это количество граммов растворенного вещества в 1мл раствора, обозначаемый буквой Т с индексом справа внизу, указывающим название растворенного рабочего вещества. Например, Т_НС1 или Т_КMnO4. Титр рассчитывают по следующим формулам:
   

Т = С(1/z) ∙ M(1/z) /1000

Т = m / V

Титр – внесистемная единица, измеряется в г/см³ , допускается запись г/мл (1 мл = 1см³ ). Этот способ выражения концентрации вещества в растворе используется в микробиологии, общей гигиене, иммунологии. На практике при выполнении массовых исследований результаты анализа определяются с помощью условного титра рабочего раствора по определяемому веществу.

Титр по определяемому веществу (T (в-ва1 /в-ву2)) показывает, сколько граммов определяемого вещества 2 реагирует с 1 мл стандартного раствора вещества 1

Т(в-ва 1/в-ву 2) = Т(в-ва 1)∙ M(1/z) в-ва 2

M(1/z) в-ва 1

Фактически, величина T (в-ва 1/ в-ву 2) показывает, какая масса определяемого вещества эквивалентна (равноценна) ко-личеству вещества

Титр – внесистемная единица, измеряется в г/см³ , допускается запись г/мл (1 мл = 1см³ ). Этот способ выражения концентрации вещества в растворе используется в микробиологии, общей гигиене, иммунологии. На практике при выполнении массовых исследований результаты анализа определяются с помощью условного титра рабочего раствора по определяемому веществу.

Титр по определяемому веществу (T (в-ва1 /в-ву2)) показывает, сколько граммов определяемого вещества 2 реагирует с 1 мл стандартного раствора вещества 1

Т(в-ва 1/в-ву 2) = Т(в-ва 1)∙ M(1/z) в-ва 2

M(1/z) в-ва 1

Фактически, величина T (в-ва 1/ в-ву 2) показывает, какая масса определяемого вещества эквивалентна (равноценна) ко-личеству вещества

Моляльная концентрация применяется при изучении коллигативных свойств растворов. Физический смысл заключается в том, что моляльная концентрация показывает, сколько моль растворенного вещества содержится в 1 кг растворителя

6. Молярная доля растворенного вещества N(X) – величина, равная отношению количества вещества данного компонента к суммарному количеству всех компонентов, входящих в состав раствора, включая растворитель n₀:

N(X) = n(x)/ n(x) + n₀

n(x) =m(x)/M(x) n₀ = m(р-ля)/М(р-ля)

Молярная доля – величина безразмерная, обычно выражается в долях единицы, реже в процентах. Сумма молярных долей всех компонентов раствора равна единице. Этот способ выражения концентрации вещества в растворе используется для характеристики коллигативных свойств растворов.

В фармацевтической практике количественный состав раствора чаще всего выражают объемным, массовым и массообъемным содержанием вещества в растворе. Объемное процентное содержание вещества в растворе показывает, сколько миллилитров жидкого вещества содержится в 100 мл раствора. Например, 70%-ный раствор этилового спирта содержит 70 мл спирта в 100 мл раствора. Массообъемное процентное содержание Р(Х) вещества в растворе показывает, сколько граммов вещества содержится в 100 мл раствора

 P(x) = m(x)/V = n(x)∙M(x)/V

Например, 10%-ный раствор хлорида кальция содержит 10 г CaCl2 в 100 мл раствора.

Закон эквивалентов

все вещества реагируют и образуются в эквивалентных отношениях

Для реакций, протекающих в растворах, закон эквивалентов может быть записан в виде

n_экв1 = n_экв2 , n = C∙V =>

C₁ ·V₁ = C₂ ·V₂

С(1/z)₁∙ V₁ = C(1/z)₂∙ V₂,

где С(1/z)_{1 ,} С(1/z)₂ – молярные концентрации эквивалентов реагирующих веществ 1 и 2 в растворах; V₁, V₂ – объемы растворов этих веществ.

Закон эквивалентов в таком виде лежит в основе титриметрии (объемного метода анализа)

Задача № 1 Определите фактор эквивалентности реагирующих веществ

1. 
   H₃PO₄ + 2KOH → K₂HPO₄ + 2H₂O
   

2) H₃PO₄ + 3KOH → K₃PO₄ + 3H₂O  

3) H₃PO₄ + KOH → KН₂PO₄ + H₂O

Определите фактор эквивалентности окислителя и восстановителя в реакции ОВР

KI + NaNO₂ + H₂SO4→ I₂ + NO + K₂SO₄ + Na₂SO₄ + H₂O

Задача № 2 Рассчитайте массу кристаллического хлорида натрия, необходимую для приготовления 250 мл раствора с молярной концентрацией хлорида натрия 0,8М. Выразите концентрацию полученного раствора через массовую долю и титр. Плотность раствора равна 1,027 г/мл.

Задача № 3 Рассчитайте массу навески декагидрата карбоната натрия, необходимую для приготовления 100,0 мл раствора с молярной концентрацией эквивалента соли 0,05 моль/л

Задача № 4.

При отравлениях цианидами внутривенно вводят 2%-ный раствор нитрита натрия ( = 1,011 г/мл). Рассчитайте молярную концентрацию и титр соли в растворе

Задача № 5

Рассчитайте массу навески KMnO₄, необходимую для приготовления 500 мл раствора с молярной концентрацией эквивалента KMnO₄, равной 0,05 моль/л для реакций окисления перманганатом калия в кислой среде. Рассчитайте титр полученного раствора.

Задача № 6

Задача № 8 Какой объем концентрированной соляной кислоты с массовой долей 38% и плотностью, равной 1,19 г/мл, следует взять для приготовления 1,0 л HCl с

С(HCl)=2 моль/л ?

Задача № 9 Вычислите молярную концентрацию эквивалента и титр раствора HCI, если на титрование исследуемого раствора объемом 2,0 мл пошло 3,0 мл раствора NaOH с молярной концентрацией эквивалента 0,02 моль/л.

Решение:



По закону эквивалентов









При решении задач на смешивание и разбавление растворов широко применяют такие известные приемы, как «правило креста»

Задача. Определите, сколько нужно взять 10%-го раствора соли и 40%-го раствора этой же соли для приготовления 500 г 20%-го раствора.

“Правилом креста” называют диагональную схему правила смешения для случаев с двумя растворами. Слева на концах отрезков записывают исходные массовые доли растворов. На пересечении отрезков – итоговая массовая доля раствора. Справа на их концах записываются разности между исходными и заданной массовыми долями. Получаемые массовые части показывают, в каком отношении надо слить исходные растворы.

Задача. Определите, сколько нужно взять 10%-го раствора соли и 40%-го раствора этой же соли для приготовления 500 г 20%-го раствора.