Закон еквівалентів

Із закону сталості складу випливає, що елементи сполучаються один із одним у певних кількісних співвідношеннях, для характеристики яких було введено поняття еквівалента і еквівалентної маси (слово еквівалентний у перекладі означає рівноцінний).

Еквівалентом називається умовна чи реальна частинка речовини, яка може приєднувати, заміщати, віддавати або взаємодіяти іншим чином з одним йоном Гідрогену Н⁺ чи гідроксилу ОН^– у кислотно-основних (або йоннообмінних) реакціях чи одному електрону в окисно-відновних реакціях.

Наприклад, еквівалентом нітратної (азотної) кислоти є реальна частинка – молекула HNO₃, що містить один Йов Н⁺; еквівалентом ортофосфатної (фосфорної) кислоти – умовна частинка, що відповідає 1/3 молекулі Н₃РО₄, до складу якої входять три йони Н⁺.

Але еквіваленти одного елемента можуть бути різними – залежно від валентності елемента. Так само складна сполука може мати різні еквіваленти, що зумовлюється характером її хімічної взаємодії. Наприклад, в реакції нейтралізації ортофосфатної кислоти калій гідроксидом

H₃PO₄ + 2KOH à K₂HPO₄ + 2H₂O.

тільки два атоми Н кислоти заміщуються атомами К (тобто кислота виявляє основність 2). Тоді згідно з визначенням, еквівалентом H₃PO₄ буде умовна частинка, яка складає 1/2H₃PO₄, оскільки на один атом Н припадає саме половина молекули H₃PO₄.

Отже, еквівалент – це фактично одна частка молекули, яка відповідає одному атому Н чи йону Н⁺ (рис.1.18).

Число, що показує, яка частина молекули чи іншої частинки речовини відповідає еквіваленту, називається фактором еквівалентності f_Е.

Рисунок 1.18 – Еквівалент і фактор еквівалентності: а) f_Е(HCl) = 1; б) f_Е(CaCl₂) = 1/2; в) f_Е(AlCl₃) = 1/3; г) f_Е(CCl₄) = 1/4; д) f_Е(PCl₅) = 1/5; д) f_Е(SCl₆) = 1/6. (Еквіваленти сполук забарвлені темним відтінком)

Як частинка еквівалент характеризується кількістю речовини n_екв і молярною масою еквівалента m_екв, яку частіше для скорочення називають просто еквівалентною масою.

Еквівалентна маса елемента – це маса одного моль еквівалентів, яка дорівнює відношенню молярної маси елемента до його валентності в сполуці (або добутку фактора еквівалентності на молярну масу елемента):

(1.11)

Або: m_{екв.елемента} = f_E·М_{елемента}. (1.12)

1. Еквівалентна маса оксиду дорівнює відношенню його молярної маси М до добутку валентності елемента В на число атомів елемента ч:

(1.15)

1. Еквівалентна маса кислоти дорівнює відношенню її молярної маси М до основності – кількості атомів Н, здатних заміщуватися атомами металу:

(1.16)

1. Еквівалентна маса основи дорівнює відношенню її молярної маси М до кислотності – кількості гідроксильних груп ОН, що заміщуються на кислотний залишок:

(1.17)

1. Еквівалентна маса солі дорівнює відношенню її молярної маси М до добутку валентності В металу на кількість його атомів ч:

(1.18)

Закон еквівалентів був експериментально встановлений Ріхтером (1797 р.) і остаточно сформульований Дальтоном (1803 р.):

Хімічні сполуки реагують між собою в еквівалентних співвідношеннях.

З цього випливає, що для двох будь-яких речовин однієї хімічної реакції (вихідних реагентів чи продуктів реакції) закон еквівалентів можна виразити так:

n_екв1 = n_екв2. (1.20)

Підставивши (1.13) і (1.14) в останнє одержимо ще один вираз закону еквівалентів:

(1.21)

Однак при практичних розрахунках іноді зручніше користуватися іншим формулюванням закону еквівалентів:

маси речовин(об’єми газів), що взаємодіють між собою, пропорційні їх еквівалентним масам (об’ємам газів):

Дата добавления: 2015-05-23