У цьому параграфі ви дізнаєтеся:
• що таке еквівалент;
• як визначити молярну концентрацію еквівалента.
Відповідно до закону сталості складу речовини взаємодіють між собою в суворо визначених кількісних або рівноцінних (еквівалентних) співвідношеннях. Для характеристики величини мас речовин, що сполучаються одна з одною без залишку, було введено поняття «еквівалент».
Еквівалент — реальна або умовна частинка речовини, яка в хімічних реакціях рівноцінна за хімічною дією одному йону Гідрогену або групі ОН-, а в окисно-відновних реакціях — одному відданому чи прийнятому електрону.
Число, обернене до числа йонів Гідрогену (основності кислоти) або гідроксильних груп (кислотності основи), що беруть участь у кислотно-основних реакціях, або до числа відданих чи прийнятих електронів в окисно-відновних реакціях, називають фактором еквівалентності. Його позначають /екв(Х).
Це безрозмірна величина, яка менша або дорівнює одиниці. Формули для обчислення фактора еквівалентності елемента, простої речовини, неорганічних речовин основних класів, а також окисника та відновника наведено в таблиці 3.
Таблиця 3
Розрахунок фактора еквівалентності
Молярна концентрація еквівалента речовини — це відношення кількості речовини еквівалента до об’єму розчину V:
Молярну концентрацію виражають у моль/л.
Кількість речовини еквівалента обчислюють за формулою
і виражають у молях.
Отже, для обчислення молярної концентрації еквівалента речовини потрібно знати її фактор еквівалентності та молярну масу. Як визначають молярну масу еквівалента будь-якої речовини? Молярна маса еквівалента M(fекв(Х) X) речовини — це добуток фактора еквівалентності і молярної маси цієї речовини:
Атомна маса еквівалента будь-якого елемента в сполуці дорівнює добутку фактора еквівалентності цього елемента — вели-
чини, оберненої до ступеня його окиснення в сполуці, і його атомної маси. Так, атомні маси еквівалента йона Алюмінію та йона Оксигену в сполуці Al2O3 дорівнюють:
Молярна маса еквівалента алюміній оксиду Al2O3 дорівнює добутку фактора еквівалентності цього оксиду (величини, оберненої до добутку числа йонів Алюмінію на заряд його йона) та його формульної маси:
Молярна маса еквівалента кислоти — добуток фактора еквівалентності цієї кислоти (величини, оберненої до числа катіонів Гідрогену) і її молярної маси:
Молярна маса еквівалента основи — добуток фактора еквівалентності цієї основи (величини, оберненої до числа гідроксигруп) і її формульної маси:
Молярна маса еквівалента солі — добуток фактора еквівалентності цієї солі (величини, оберненої до добутку числа катіонів або аніонів на їхній заряд) та її формульної маси:
Таким чином, наприклад, якщо ортофосфатна кислота масою 19,6 г міститься в розчині об’ємом 3 л, то її молярна концентрація еквівалента дорівнює:
Обчислення молярної концентрації еквівалента розчиненої речовини
Приклади розв’язування задач
Приклад 1. Обчисліть молярну концентрацію еквівалента сульфатної кислоти, 600 мл розчину якої містять 235,2 г сульфатної кислоти.
1. Визначаємо молярну масу еквівалента сульфатної кислоти:
2. Обчислюємо молярну концентрацією еквівалента розчину сульфатної кислоти, підставляючи дані у наведену вище формулу:
Відповідь: 8 моль/л.
Приклад 2. Обчисліть молярну концентрацію еквівалента калій гідроксиду, 800 мл розчину якого містять 280 г калій гідроксиду.
2. Обчислюємо молярну концентрацією еквівалента розчину калій гідроксиду:
Приклад 3. Обчисліть молярну концентрацію еквівалента натрій ортофосфату, 3,075 л розчину якого повністю осаджують 249,75 г кальцій хлориду з його розчину.
2. Визначаємо молярну масу еквівалента натрій ортофосфату:
3. Визначаємо молярну концентрацію еквівалента натрій орто-фосфату:
Відповідь: 1,46 моль/л.
Приклад 4. Обчисліть молярну концентрацію еквівалента хло-ридної кислоти, якщо 200 мл її розчину повністю нейтралізують розчин, що містить 8 г натрій гідроксиду.
2. Обчислюємо молярну концентрацію еквівалента хлоридної кислоти за формулою
Для цього визначаємо молярну масу еквівалента кислоти:
тоді
Відповідь: 1 моль/л.
Приклад 5. Яка маса ортофосфатної кислоти необхідна для приготування 720 мл розчину з молярною концентрацією еквівалента кислоти 0,5 моль/л?
Приклад 6. До розчину алюміній сульфату об’ємом 500 мл долили розведений розчин натрій гідроксиду, у результаті чого утворився осад масою 6,84 г. Обчисліть молярну концентрацію еквівалента алюміній сульфату в розчині.
Розв’язання
1. Складаємо рівняння хімічної реакції, підставляємо дані; обчислюємо масу алюміній сульфату, скориставшись пропорцією:
2. Визначаємо молярну концентрацію еквівалента солі в розчині:
Основні поняття. Еквівалент. Фактор еквівалентності. Молярна маса еквівалента речовини. Молярна концентрація еквівалента речовини.
Запитання та завдання
1. Обчисліть молярну концентрацію ортофосфатної кислоти,
500 мл розчину якої містять 28 г ортофосфатної кислоти.
2. Обчисліть молярну концентрацію еквівалента натрій гідроксиду, розчин якого об’ємом 200 мл містить 16 г цього лугу.
*3. Обчисліть молярну концентрацію еквівалента натрій хлориду, якщо 400 мл його розчину повністю взаємодіють з розчином, що містить 34 г аргентум(І) нітрату.
*4. У розчині об’ємом 250 мл міститься магній сульфат, який повністю прореагував з натрій гідроксидом масою 10 г. Обчисліть молярну концентрацію еквівалента магній сульфату в розчині.
*5. Обчисліть молярну концентрацію еквівалента сульфатної кислоти, у результаті взаємодії 0,5 л розчину якої з алюмінієм виділяється 33,6 л (н. у.) водню.
Це матеріал з підручника Хімія 9 клас Бутенко (поглиблений рівень)