Zakon ekvivalentov: formula in formulacija. Zakon o ekvivalentih kemije

Konec XVIII. Stoletja so bili empirično pridobljeni številni zakoni kemije. Lahko bi jih uporabili in uporabili v praksi, vendar so bili natančni dokazi pridobljeni šele več desetletij kasneje. Eden od takšnih stebrov sodobne kemije je bil zakon ekvivalentov, ki je neposredno povezan z drugimi temeljnimi zakoni - zakonom ohranjanja mase in pravilom večkratnih odnosov.

Prazgodovina

Podlaga za nov položaj je bila že znana konec XVIII. Stoletja, zakon o trajni sestavi, pozneje imenovanem zakon o ohranjanju mase. Zahvaljujoč njemu je bilo ugotovljeno, da različne kemikalije ne morejo vplivati ​​poljubno, ampak v strogo določenih razmerjih. Zato se je v kemičnem leksikonu pojavila beseda "enakovrednost". Novi koncept v prevodu v ruščino pomeni "enakovrednost". To je bil prvi korak k oblikovanju pravila, ki je kasneje postalo znano kot zakon ekvivalentov. Številni poskusi so kasneje večkrat potrdili teoretično domnevo.

Novo pravilo

Zakon o ekvivalentih v kemiji je večkrat spremenil njegovo formulacijo. V sodobnih učbenikih je zapisano tako:

• "Ekvivalent katerega koli elementa je taka količina, ki se lahko poveže z enim molom vodika."

Takšna formulacija zakona ekvivalentov je univerzalna in se uporablja v šolski kemiji in v resnih znanstvenih poskusih. Na primer, za znano spojino, HCl, ekvivalent klora ustreza eni molitvi, za spojine H ₂ S, H ₂ O, ekvivalenti za žveplo in kisik pa so enaki ½ molom in tako naprej. V spojinah v obliki Hn X, kjer je H vodik, je X še en kemijski element, n je količina vodika v molekuli, ekvivalent elementa X bo vedno enak 1 / n mol. Ta zakon o ekvivalentih v kemiji se razteza na preproste snovi, v katerih vodik medsebojno deluje z enim elementom, in na spojine, v katerih je vodik soseden mnogim drugim atomom.

Ekvivalentna masa

Sklep novega zakona je bil nov koncept mase. Novi izraz je postal zelo primeren za merjenje spremembe snovi v reakcijah. Ekvivalentna masa se imenuje masa 1 ekvivalenta. Tako zakon ekvivalentov napoveduje maso drugega elementa tudi brez laboratorijskih raziskav. V danem primeru spojine klorovodikove kisline je ekvivalentna masa klora 34,45 g / mol. V spojini H ₂ O bo ekvivalentna masa kisika 16: 2 = 8 g / mol in tako naprej.

Kako se to lahko izračuna

Ekvivalentna masa se lahko izračuna z analizo dobljenih spojin. Za izračun ekvivalentne mase ni treba kombinirati s preskusno snovjo z vodikom. Zakon ekvivalentov potrjuje, da je dovolj poznati sestavo spojine določenega elementa in ekvivalentno maso drugega elementa, s katerim je povezan naš neznani vzorec. Primer iskanja ekvivalenta je naslednja naloga:

Spojina 3 g natrija s presežkom klora tvori 7,62 g natrijevega klorida (natrijev klorid). Ugotovite ekvivalentno maso natrija, če je e _Cl = 35,45 g / mol.

Iz pogoja problema sledi, da v produktu reakcije namizna sol, 3 g natrija predstavlja 7,62 - 3 = 4,62 g klora. Zato sklepamo:

E _Na = 3 × 35.45: 4,62 = 23 g / mol.

Molarna masa natrija zlahka določimo iz periodnega sistema. Je 23 g / mol. Iz tega sledi, da je ekvivalentna masa natrija enaka eni molitvi.

Težki elementi

Živa in nežive narave, ki nas obdaja, je sestavljena iz številnih različnih snovi in ​​večina je kompleksnih. Zato so ekvivalenti pogosto določeni drugače, odvisno od sestave sosednje snovi, iz katere so bili izpeljani. Toda v vseh obravnavanih primerih so različni ekvivalenti obravnavali drug drugega kot majhna cela števila. Na primer, dovolj je, da vzamemo takšne znane spojine kot oksid in žveplov dioksid. Ekvivalentne mase tega elementa, izračunane po zgornji metodi, dajo vrednosti 16 g / mol in 32 g / mol. Toda razmerje teh vrednosti se zmanjša na preprosto obliko 1: 2.

To pravilo je empirično izpeljal slavni angleški kemik, zdravnik in naravoslovec. Z Johnom Daltonom Samouk učitelj, ki je postavil čudovite eksperimente, je sprva prestrašil služabnike in nasmejal sosede. Kljub temu je s preprostimi poskusi potrdil številne znanstvene predpostavke. Pravil večkratnih odnosov je najprej oblikoval.

Zakon o ekvivalentih velja za kompleksne spojine, v katerih medsebojno deluje več elementov. Koncept enakovrednosti enega elementa v kompleksni kombinaciji preneha biti nedvoumen. Za takšne spojine formulacija zakona enakovrednosti zveni nekoliko drugače: "Kot ekvivalent kompleksne snovi se uporabi taka količina, ki bo sodelovala v kemijski reakciji brez ostanka z enim ekvivalentom elementa ali kompleksne spojine ali z enim ekvivalentom vodika."

To pravilo se uporablja povsod. Če odstranite okorne definicije, jih lahko zmanjšate na naslednje stališče: "Različne snovi se lahko odzovejo samo v količinah, ki so sorazmerne njihovim ekvivalentom."

Rešitve

Pri preučevanju in pripravi rešitev so vsi zgoraj navedeni zakoni v celoti veljavni. Tu vlogo odigra nova enota, ki se imenuje g / ekvivalent. To je ime količine snovi, katere del je (atom ali ion) kemijsko enakovreden atomu ali vodikovemu ionu. Tako zakon ekvivalentov za rešitve zveni podobno klasični definiciji.

Splošno pravo enakovrednosti

Formula za ekvivalente različnih spojin na splošno je naslednja:

• E = molska masa / (število atomov elementa × valenca).

Kot lahko vidimo, je enakovrednost neposredno odvisna od molske mase snovi in ​​njene valence. Če ima kemikar informacije o ekvivalentih neznanih elementov, lahko določi svojo sposobnost za vstop v kemijske reakcije. Z znano količino gramov / ekvivalentom snovi lahko znanstvenik takoj ugotovi koncentracijo in lastnosti določene raztopine.

Stehiometrija

Kvantitativna sestava snovi in ​​njihovih razmerij v spojinah je namenjena ločenemu delu kemije, ki se imenuje stehiometrija. Naloge tega oddelka teoretične kemije so izračunati količinska razmerja v spojinah. Pri enostavnih snoveh je to precej preprosto, pri kompleksnih snoveh, beljakovinah ali virusih pa stehiometrični izračuni postanejo zelo težka naloga.