Эквивалент. Закон эквивалентов

Открыт немецким химиком И.Г. Рихтером. Эквивалентом вещества (или эквивалентной массой) называется такое его количество, которое соединяется с 1 молем атомов водорода или замещает то же количество атомов водорода в химических реакциях или реагирует с 1 эквивалентом любого другого вещества. Справедливо и другое, более простое определение. Эквивалент вещества - это такое его количество, которое содержит 1 грамм водорода, либо вступает в реакцию с 1 граммом водорода, замещает то же количество водорода в химических реакциях или реагирует с 1 эквивалентом любого другого вещества. Эквивалентным объёмом газа называется объём, занимаемый при данных условиях одним эквивалентом вещества.

Закон эквивалентов:

Вещества вступают друг с другом в реакции в количествах, пропорциональных их химическим эквивалентам. При этом массы взаимодействующих веществ А + В ® С + Д пропорциональны их эквивалентным массам

На основе закона эквивалентов можно вывести следующие формулы для вычисления эквивалентных масс сложных веществ.

Закон кратных отношений (Д. Дальтон,1803 г)

При химическом взаимодействии происходит соединение атомов в молекулы и, таким образом, молекула содержит различные атомы в строго опредёленных, постоянных и целочисленных отношениях. На основании этих представлений Д. Дальтон (1766-1844) установил закон кратных отношений. Если два элемента образуют несколько химических соединений, то масса одного элемента, приходящиеся в этих соединениях на одну и ту же массу другого, относятся между собой как небольшие целые числа.

Возьмём ряд оксидов азота

	N2O	NO	N2O3	NO2	N2O5
на одну массо­вую часть азота приходится кислорода	0,57	1,14	1,71	2,28	2,85
соотношение весовых долей

Ещё один пример. Олово с хлором образует два соединения: SnCl₂, белое твёрдое вещество и SnCl₄ - безцветную жидкость, сильно дымящую во влажном воздухе. Первое из них содержит 37,2% хлора, а второе – 54% Найдём, какая масса хлора приходится на единицу массы в обоих соединениях. В первом - Ω⁽¹⁾ = m₁/m₂ = 37,2: 62,8 = 0,59; во втором – Ω⁽²⁾ = m₁/m₂ = 54,0: 46,0 =1,18. Действительно, Ω⁽¹⁾/Ω⁽²⁾ = 0,59: 1,18 = 1:2. Таким образом получается, что в молекуле второго соединения число атомов хлора вдвое больше, чем в молекуле первого. Но вот сколько именно в каждом случае – сказать невозможно. Например, Дальтон считал, что молекула воды двухатомна, так как других соединений водорода и кислорода в то время не знали. Он также полагал, что молекулы простых веществ одноатомны: точного критерия химической формулы в те годы не существовало. Однако уже в то время было очевидно, что и закон постоянства состава, и закон кратных отношений, и закон эквивалентов могут работать только в рамках атомной теории.

Закон объёмных отношений (Гей-Люссак, 1808г.)

Объёмы реагирующих газов, образующих новое соединение, соотносятся между собой как небольшие целые числа.

Например, один объём кислорода реагирует точно с двумя объёмами водорода, и при этом образуется точно один объём водяного пара.

2Н₂ + О₂ = 2Н₂О;

Далее логично было бы предположить, что объёмы различных газов при постоянных температуре и давлении пропорциональны количеству молекул, содержащихся в этих объёмах. Тогда молекула воды будет содержать один атом кислорода и два – водорода, аммиака – три атома водорода и один - азота и т.д. Благодаря открытию этого закона шкала атомных масс Дальтона была исправлена: кислород приобрёл атомную массу 16, азот –14 углерод – 12 и т.д. Но молекулы простых веществ по прежднему считали одноатомными, поэтому, соединение одного объёма водорода с одним объёмом хлора должно было бы дать один объём хлористого водорода, а на практике получалось два:

H₂ + Cl₂ = 2HCl;

Это противоречие попытался разрешить итальянский химик А.Авогадро, выдвинувший гипотезу о том, что в равных объёмах газов и паров содержится одинаковое количество частиц.

К закону Авогадро мы вернёмся после определения ряда необходимых нам фундаментальных понятий современной химии.

Дата добавления: 2014-01-07