Хімічний еквівалент

Еквівалентом речовини називається деяка умовна частина цієї речовини, яка в даній реакції сполучається з одним атомом чи іншим або заміщує його. Наприклад, у реакції:

2НСl + Са(ОН)₂ = СаСl₂ + 2Н₂О

двом атомам водню еквівалентна умовна частина в НСl відповідає одна частина Са(ОН)₂. Отже, одному атому водню еквівалентна умовна частина,що дорівнює ½ Са(ОН)₂.Це й буде еквівалентом гідроксиду кальцію Са(ОН)₂. Число ½ носить назву фактора еквівалентності, який позначається символом f_екв.(В) (В-речовина). У наведеному прикладі f_екв.Са(ОН)₂= ½.

Фактор еквівалентності деяких речовин можна обчислити за простими формулами. Для кислоти фактор еквівалентності дорівнює оберненій величині її основності (число іонів ОН^- у молекулі основи, які в реакції заміщуються на кислотні залишки):

(3.6)

(3.7)

Фактор еквівалентності однієї й тієї самої речовини у різних реакціях може бути різним. Це видно з такого прикладу. У реакції нейтралізації фосфорної кислоти, що відбувається за рівнянням

Н₃РО₄ + 3КОН = К₃РО₄ + 3Н₂О,

Три іони Н ⁺ заміщуються на К⁺, тобто (Н⁺) = 3. Отже, згідно з формулою (3.6), фактор еквівалентності фосфорної кислоти дорівнюватиме

Якщо Н₃РО₄ + 2КОН = К₂НРО₄ + 2Н₂О, то (Н⁺) = 2,

тобто f _{ек в.} (Н₃РО₄) =1/2.

Молярна маса еквівалента речовини В (в г/моль) – добуток фактора еквівалентності на молярну масу цієї речовини:

(3.8)

Молярну масу еквівалента можна називати також еквівалентною масою.

Кількість речовини еквівалента (в моль) – це відношення маси речовини до молярної маси її еквівалента:

(3.9)

Кількісні співвідношення між еквівалентами речовини, що беруть участь у хімічній реакції, задаються законом еквівалентів.

Згідно з цим законом для реакції

А + В = С + Д

Повинно виконуватись співвідношення

тобто речовини взаємодіють і утворюються в кількостях, які дорівнюють кількостям речовин еквівалентів.

Отже, для речовин А і В, що взаємодіють, можна записати:

Використовуючи формулу (3.9), отримуємо:

,

або

(3.10)

Співвідношення (1.10) є наслідком закону еквівалентів. Нижче наведено приклад використання закону еквіваленті у хімічних розрахунках.

Приклад.Сірчана кислота масою 4,9 г прореагувала з гідроксидом калію масою 2,8 г. Визначте молярну масу еквівалента сірчаної кислоти і напишіть рівняння реакції.

Розв’язок. Для гідроксиду калію КОН завжди (ОН^-) = 1, отже f_екв.(КОН) = 1.

За формулою (3.8) обчислюємо молярну масу еквівалента КОН:

Використавши формулу (3.10), знаходимо молярну масу еквівалента сірчаної кислоти:

Фактор еквівалентності сірчаної кислоти дорівнює:

Отже, у даній реакції лише один атом водню в молекулі H₂SO₄ заміщується на метал. Реакція відбувається за рівнянням

H₂SO₄ + KOH = KHSO₄ + H₂O.