ÄQUIVALENTGEWICHT: VERWENDET UND WIE ES BERECHNET WIRD (MIT BEISPIELEN) - CHEMIE - 2025

Das Äquivalentgewicht (PE) einer Substanz ist dasjenige, das an einer chemischen Reaktion teilnimmt und als Grundlage für eine Titration verwendet wird. Abhängig von der Art der Reaktion kann sie auf die eine oder andere Weise definiert werden.

Für Säure-Base-Reaktionen ist PE das Gewicht in Gramm der Substanz, die erforderlich ist, um ein Mol H ⁺ (1,008 g) zuzuführen oder mit diesem zu reagieren ; für Redoxreaktionen das Gewicht in Gramm der Substanz, die benötigt wird, um ein Mol Elektronen zu liefern oder mit diesem zu reagieren.

Quelle: Von M.Minderhoud (White Background von Amada44), über Wikimedia Commons

Für Fällungs- oder Komplexbildungsreaktionen ist das Gewicht der Substanz erforderlich, um ein Mol eines einwertigen Kations, 1/2 Mol eines zweiwertigen Kations, 1/3 Mol eines dreiwertigen Kations zuzuführen oder mit diesem zu reagieren . Und so weiter.

Obwohl es auf den ersten Blick etwas kompliziert erscheint, verhalten sich einige Substanzen chemisch immer gleich; Daher ist es angesichts der Fälle nicht schwierig, die PE-Werte zu lernen.

Herkunft des Äquivalentgewichts

John Dalton (1808) schlug das Äquivalentgewicht von Wasserstoff als Masseneinheit vor. Es gab jedoch eine Reihe von Einwänden gegen diesen Ansatz. Beispielsweise wurde festgestellt, dass die meisten Elemente nicht direkt mit Wasserstoff unter Bildung einfacher Verbindungen (XH) reagierten.

Darüber hinaus haben Elemente mit verschiedenen Oxidationsstufen, beispielsweise Permanganat, mehr als ein Äquivalentgewicht. Dies machte es schwierig, das Äquivalentgewicht als Masseneinheit zu akzeptieren.

Die Darstellung seines Periodensystems durch Dimitri Mendeleev (1869), in der die chemischen Eigenschaften der Elemente mit der geordneten Reihenfolge ihrer Atomgewichte in Beziehung gesetzt wurden, war ein starkes Argument für diejenigen, die sich gegen die Verwendung des Äquivalentgewichts als Einheit von aussprachen Masse.

Tatsächlich besteht keine Notwendigkeit, den Begriff "Äquivalent" zu verwenden, da jede stöchiometrische Berechnung in Mol durchgeführt werden kann. Dieser Begriff wird jedoch häufig verwendet und sollte nicht ignoriert werden.

Der Einfachheit halber wurde der Begriff "Äquivalent" eingeführt: Ein Äquivalent einer Säure reagiert mit einem Äquivalent einer Base; Ein Äquivalent eines Oxidationsmittels reagiert mit einem Äquivalent eines Reduktionsmittels usw.

Anwendungen

Verwendung in der allgemeinen Chemie

Metalle

Die Verwendung von PE in Elementen und chemischen Verbindungen wurde durch die Verwendung seiner Molmasse ersetzt. Der Hauptgrund ist das Vorhandensein von Elementen und Verbindungen mit mehr als einem Äquivalentgewicht.

Beispielsweise hat Eisen (Fe), ein Element mit einem Atomgewicht von 55,85 g / mol, zwei Valenzen: +2 und +3. Daher hat es zwei äquivalente Gewichte: Wenn es mit Valenz +2 arbeitet, beträgt sein äquivalentes Gewicht 27,93 g / Äq.; Bei Verwendung der Valenz +3 beträgt das Äquivalentgewicht 18,67 g / Äq.

Natürlich kann man nicht von der Existenz eines äquivalenten Fe-Gewichts sprechen, aber auf die Existenz eines Atomgewichts von Fe kann hingewiesen werden.

Säuren

Phosphorsäure hat ein Molekulargewicht von 98 g / mol. Wenn diese Säure in H ⁺ + H ₂ PO ₄ ^- dissoziiert , hat sie ein Äquivalentgewicht von 98 g / Äq., Da sie 1 Mol H ⁺ freisetzt . Wenn Phosphorsäure in H ⁺ + HPO ₄ ^2– dissoziiert , beträgt ihr Äquivalentgewicht (98 g.mol ^-1 ) / (2 Äq / mol ^-1 ) = 49 g / Äq. Bei dieser Dissoziation setzt H ₃ PO ₄ 2 Mol H ^{+ frei} .

Obwohl es in einem wässrigen Medium nicht titrierbar ist, kann H ₃ PO ₄ in 3 H ⁺ + PO ₄ ^3– dissoziieren . In diesem Fall beträgt das Äquivalentgewicht (98 g / mol ^-1 ) / (3 Äq. Mol ^-1 ) = 32,7 g / Äq. H ₃ PO ₄ liefert in diesem Fall 3 Mol H ⁺ .

Phosphorsäure hat also bis zu 3 Äquivalentgewichte. Dies ist jedoch kein Einzelfall, so dass beispielsweise Schwefelsäure zwei Äquivalentgewichte und Kohlensäure ebenfalls hat.

Verwendung in der Volumenanalyse

- Um die Fehler zu verringern, die beim Wiegen von Substanzen auftreten können, wird in der analytischen Chemie die Verwendung einer Substanz mit höherem Äquivalentgewicht bevorzugt. Zum Beispiel bei der Titration einer Natriumhydroxidlösung mit Säuren mit unterschiedlichen Äquivalentgewichten. Die Verwendung von Säure mit dem höchsten Äquivalentgewicht wird empfohlen.

- Bei der Verwendung der Masse einer festen Säure, die mit Natriumhydroxid reagieren kann, haben Sie die Möglichkeit, zwischen drei festen Säuren zu wählen: Oxalsäuredihydrat, Kaliumsäurephthalat und Kaliumhydrogeniodat mit äquivalenten Gewichten jeweils 63,04 g / Äq., 204,22 g / Äq. und 389 g / Äq.

In diesem Fall ist es bevorzugt, Kaliumhydrogeniodatsäure bei der Titration von Natriumhydroxid zu verwenden, da der relative Fehler beim Wiegen geringer ist, da es ein größeres Äquivalentgewicht aufweist.

Verwendung in der gravimetrischen Analyse

Das Äquivalentgewicht wird bei dieser Stoffanalysetechnik auf eigene Weise definiert. Hier entspricht die Niederschlagsmasse einem Gramm des Analyten. Dies ist das Element oder die Verbindung von Interesse in der Studie oder Analyse, die durchgeführt wird.

In der Gravimetrie ist es üblich, die Ergebnisse der Analysen als Bruchteil der Masse des Analyten anzugeben, häufig ausgedrückt als Prozentsatz.

Der Äquivalenzfaktor wird als numerischer Faktor erklärt, mit dem die Masse des Niederschlags multipliziert werden muss, um die Masse des Analyten zu erhalten, üblicherweise ausgedrückt in Gramm.

Gravimetrische Bestimmung von Nickel

Beispielsweise ist bei der gravimetrischen Bestimmung von Nickel der Niederschlag, der es enthält, Bis (nickeldimethylglyoximat) mit einer Molmasse von 288,915 g / mol. Die Molmasse von Nickel beträgt 58,6934 g / mol.

Die Molmasse des Niederschlags geteilt durch die Molmasse von Nickel ergibt das folgende Ergebnis:

288,915 g / mol ^-1 / 58,6934 g / mol ^-1 = 4,9224. Dies bedeutet, dass 4,9224 g der Verbindung 1 g Nickel entsprechen; Mit anderen Worten, 4,9224 g des Niederschlags enthalten 1 g Nickel.

Der Äquivalenzfaktor wird berechnet, indem die Molmasse von Nickel durch die Molmasse des Niederschlags geteilt wird, der ihn enthält: 58,693 g.mol ^-1 / 288,915 g.mol ^-1 = 0,203151. Dies sagt uns, dass pro Gramm des nickelhaltigen Niederschlags 0,203151 g Nickel vorhanden sind.

Verwendung in der Polymerchemie

In der Polymerchemie ist das Äquivalentgewicht eines Polymerisationsreagens die Masse des Polymers, die ein Äquivalent Reaktivität aufweist.

Dies ist besonders wichtig bei Ionenaustauschpolymeren: Ein Äquivalent eines Ionenaustauschpolymers kann ein Mol mono geladener Ionen austauschen; aber nur ein halbes Mol doppelt geladener Ionen.

Es ist üblich, die Reaktivität eines Polymers als Umkehrung des Äquivalentgewichts auszudrücken, das in Einheiten von mmol / g oder meq / g ausgedrückt wird.

Wie berechnet man das? Beispiele

-Äquivalentgewicht eines chemischen Elements

Es wird erhalten, indem sein Atomgewicht durch seine Wertigkeit geteilt wird:

Peq = Pa / v

Es gibt Artikel mit nur einem Äquivalentgewicht und Artikel mit 2 oder mehr.

Äquivalentgewicht von Calcium

Atomgewicht = 40 g / mol

Valencia = +2

PEQ = 40 g · mol ^-1 /2eq.mol ^-1

20 g / Äq

Äquivalentgewicht von Aluminium

Atomgewicht = 27 g / mol

Valencia = +3

Peq = 27 g.mol ^-1 / 3 Äq.mol ^-1

9 g / Äq

Nickeläquivalentgewicht

Atomgewicht = 58,71 g / mol

Valencia = +2 und +3

Nickel hat zwei äquivalente Gewichte, die dem entsprechen, wann es mit der Valenz +2 reagiert und wann es mit der Valenz +3 reagiert.

Peq = 58,71 g.mol ^-1 / 2 Äq.mol ^-1

29,35 g / Äq

Peq = 58,71 g.mol ^-1 / 3 Äq.mol ^-1

19,57 g / Äq

-Äquivalentgewicht eines Oxids

Eine Möglichkeit, das Äquivalentgewicht eines Oxids zu berechnen, besteht darin, sein Molekulargewicht durch das Valenzprodukt des Metalls und den Index des Metalls zu dividieren.

Peq = Pm / V S.

Pm = Molekulargewicht des Oxids.

V = Wertigkeit von Metall

S = Index aus Metall

Das Produkt V · S wird als Gesamt- oder Nettoladung des Kations bezeichnet.

Äquivalentgewicht von Aluminiumoxid (Al

Molekulargewicht = Al (2 × 27 g / mol) + O (3 × 16 g / mol)

102 g / mol

Valencia = +3

Index = 2

Peq Al ₂ O ₃ = Pm / V S.

PEQ Al ₂ O ₃ = 102 g · mol ^-1 / 3 eqmol ^-1 . zwei

17 g / Äq

Es gibt einen anderen Weg, um dieses Problem basierend auf der Stöchiometrie zu lösen. In 102 g Aluminiumoxid sind 54 g Aluminium und 48 g Sauerstoff enthalten.

Peq del Al = Atomgewicht / Valencia

27 g · mol ^-1 / 3 eq.mol ^-1

9 g / Äq

Basierend auf dem Äquivalentgewicht von Aluminium (9 g / Äq.) Wird berechnet, dass in 54 g Aluminium 6 Äquivalente Aluminium vorhanden sind.

Dann aus den Eigenschaften der Äquivalente: 6 Äquivalente Aluminium reagieren mit 6 Äquivalenten Sauerstoff, um 6 Äquivalente Aluminiumoxid zu ergeben.

In 102 g. von Aluminiumoxid gibt es 6 Äquivalente.

So:

Klein von Al ₂ O ₃ = 102 g / 6 Äq

17 g / Äq

-Äquivalentgewicht einer Base

Das Äquivalentgewicht wird erhalten, indem sein Molekulargewicht durch die Anzahl der Oxyhydrylgruppen (OH) geteilt wird.

Äquivalentgewicht Eisenhydroxid, Fe (OH)

Molekulargewicht = 90 g / mol

OH-Nummer = 2

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

45 g / Äq

-Äquivalentgewicht einer Säure

Im Allgemeinen wird es erhalten, indem sein Molekulargewicht durch die Anzahl des Wasserstoffs dividiert wird, den es abgibt oder freisetzt. Polyrotonsäuren können jedoch ihr H auf verschiedene Weise dissoziieren oder freisetzen, so dass sie mehr als ein Äquivalentgewicht haben können.

Äquivalentgewicht Salzsäure, HCl

HCl-Äquivalentgewicht = Molekulargewicht / Anzahl Wasserstoff

Peq HCl = g.mol ^-1 / 1 Äq.mol ^-1

36,5 g / Äq

Äquivalentgewicht Schwefelsäure

Schwefelsäure (H ₂ SO ₄ ) kann auf zwei Arten dissoziieren:

H ₂ SO ₄ => H ⁺ + HSO ₄ ^-

H ₂ SO ₄ => 2 H ⁺ + SO ₄ ^2-

Wenn er ein H ⁺ freigibt, ist sein PE:

Molekulargewicht = 98 g / mol

Peq = 98 g.mol ^-1 / 1 Äq.mol ^-1

98 g / klein

Und wenn Sie 2H ^{+ veröffentlichen} :

Molekulargewicht = 98 g / mol

Peq = 98 g.mol ^-1 / 2 Äq.mol ^-1

49 g / Äq

Aus dem gleichen Grund kann Phosphorsäure (H ₃ PO ₄ ) mit einem Molekulargewicht von 98 g / mol bis zu drei Äquivalentgewichte haben: 98 g / Äq, 49 g / Äq und 32,67 g / Äq.

-Äquivalentgewicht eines Salzes

Und schließlich kann das Äquivalentgewicht eines Salzes berechnet werden, indem sein Molekulargewicht durch das Produkt aus der Wertigkeit des Metalls und dem Index des Metalls geteilt wird.

PE = PM / V S.

Eisensulfat Fe

Molekulargewicht = 400 g / mol

Eisenvalenz = +3 Äq / mol

Eisenindex = 2

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

66,67 g / Äq

Verweise

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