Il peso equivalente (PE) di una sostanza è quella che partecipa a una reazione chimica e viene utilizzata come base per una titolazione. A seconda del tipo di reazione, può essere definita in un modo o nell'altro.
Per le reazioni acido-base, PE è il peso in grammi della sostanza richiesta per fornire o reagire con una mole di H.+ (1,008 g); per le reazioni redox, il peso in grammi della sostanza necessaria per fornire o reagire con una mole di elettroni.
Per reazioni di precipitazione o di formazione complessa, il peso della sostanza richiesta per fornire o reagire con una mole di un catione monovalente, 1/2 mole di un catione bivalente, 1/3 mole di un catione trivalente. E così via.
Sebbene all'inizio possa sembrare un po 'complicato, alcune sostanze si comportano chimicamente sempre allo stesso modo; pertanto, non è difficile apprendere i valori di PE visti i casi.
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John Dalton (1808) propose il peso equivalente dell'idrogeno come unità di massa. Tuttavia, sono state sollevate una serie di obiezioni a questo approccio. Ad esempio, è stato notato che la maggior parte degli elementi non ha reagito direttamente con l'idrogeno per formare composti semplici (XH)..
Inoltre, elementi con vari stati di ossidazione, ad esempio il permanganato, hanno più di un peso equivalente. Ciò ha reso difficile accettare il peso equivalente come unità di massa..
La presentazione da parte di Dimitri Mendeleev (1869) della sua tavola periodica, in cui le proprietà chimiche degli elementi erano correlate all'ordine ordinato dei loro pesi atomici, costituì un argomento forte da parte di coloro che si opponevano all'uso del peso equivalente come unità di massa.
In realtà, non è necessario utilizzare il termine "equivalente", poiché qualsiasi calcolo stechiometrico può essere fatto in termini di moli. Tuttavia, questo termine è spesso usato e non dovrebbe essere ignorato..
Per comodità, è stato introdotto il termine "equivalente": un equivalente di qualsiasi acido reagisce con un equivalente di qualsiasi base; un equivalente di qualsiasi agente ossidante reagisce con un equivalente di qualsiasi agente riducente, ecc..
L'uso del PE in elementi e composti chimici è stato sostituito dall'uso della sua massa molare. Il motivo principale è l'esistenza di elementi e composti con peso superiore a quello equivalente.
Ad esempio, il ferro (Fe), un elemento con un peso atomico di 55,85 g / mol, ha due valenze: +2 e +3. Ha quindi due pesi equivalenti: quando lavora con valenza +2 il suo peso equivalente è 27,93 g / eq; mentre, usando la valenza +3, il suo peso equivalente è 18,67 g / eq.
Naturalmente non si può parlare dell'esistenza di un peso equivalente di Fe, ma si può evidenziare l'esistenza di un peso atomico di Fe..
L'acido fosforico ha un peso molecolare di 98 g / mol. Questo acido quando dissociato in H+ + HDuePO4-, ha un peso equivalente di 98 g / eq, poiché rilascia 1 mole di H.+. Se l'acido fosforico si dissocia in H.+ + HPO4Due-, il suo peso equivalente è (98 g.mol-1) / (2eq / mol-1) = 49 g / eq. In questa dissociazione l'H3PO4 rilascia 2 moli di H.+.
Sebbene non sia titolabile in un mezzo acquoso, l'H3PO4 può dissociarsi in 3 ore+ + PO43-. In questo caso il peso equivalente è (98 g.mol-1) / (3 mol eq.-1) = 32,7 g / eq. La H3PO4 fornisce in questo caso 3 moli di H+.
Quindi, l'acido fosforico ha fino a 3 pesi equivalenti. Ma questo non è un caso isolato, quindi, ad esempio, l'acido solforico ha due pesi equivalenti e anche l'acido carbonico ne ha.
-Per ridurre gli errori che possono essere commessi durante l'azione delle sostanze di pesatura, in chimica analitica si preferisce l'uso di una sostanza di peso equivalente maggiore. Ad esempio, nella titolazione di una soluzione di idrossido di sodio con acidi di diverso peso equivalente. Si consiglia di utilizzare l'acido con il peso equivalente più alto.
-Quando si utilizza la massa di un acido solido che può reagire con l'idrossido di sodio, si ha la possibilità di scegliere tra tre acidi solidi: acido ossalico diidrato, ftalato acido di potassio e idrogeniodato di potassio, rispettivamente con pesi equivalenti di 63,04 g / eq, 204,22 g / eq e 389 g / eq.
In questo caso si preferisce utilizzare potassio idrogeniodato acido nella titolazione dell'idrossido di sodio, poiché avendo un peso equivalente maggiore, l'errore relativo commesso in fase di pesatura è minore.
Il peso equivalente è definito a modo suo in questa tecnica di analisi della sostanza. Qui è la massa del precipitato che corrisponde a un grammo dell'analita. Questo è l'elemento o il composto di interesse nello studio o nell'analisi che si sta effettuando.
In gravimetria è comune citare i risultati delle analisi come una frazione della massa dell'analita, spesso espressa in percentuale..
Il fattore di equivalenza è spiegato come un fattore numerico per il quale la massa del precipitato deve essere moltiplicata per ottenere la massa dell'analita, solitamente espressa in grammi..
Ad esempio, nella determinazione gravimetrica del nichel, il precipitato che lo contiene è il bis (dimetilgliossimato di nichel) con una massa molare di 288,915 g / mol. La massa molare del nichel è 58,6934 g / mol.
La massa molare del precipitato divisa per la massa molare del nichel produce il seguente risultato:
288.915 g.mol-1/ 58,6934 g.mol-1 = 4,9224. Ciò significa che 4,9224 g di composto equivalgono a 1 g di nichel; o in altre parole, 4,9224 g del precipitato contengono 1 g di nichel.
Il fattore di equivalenza si calcola dividendo la massa molare del nichel per la massa molare del precipitato che lo contiene: 58,693 g.mol-1/ 288,915 g.mol-1 = 0,203151. Questo ci dice che per grammo di precipitato contenente nichel ci sono 0,203151 g di nichel.
Nella chimica dei polimeri, il peso equivalente di un reagente di polimerizzazione è la massa del polimero che ha un equivalente di reattività.
È particolarmente importante nel caso dei polimeri a scambio ionico: un equivalente di un polimero a scambio ionico può scambiare una mole di ioni mono-caricati; ma solo mezza mole di ioni a doppia carica.
È comune esprimere la reattività di un polimero come l'inverso del peso equivalente, che è espresso in unità di mmol / go meq / g.
Si ottiene dividendo il suo peso atomico per la sua valenza:
Peq = Pa / v
Ci sono articoli che hanno un solo peso equivalente e articoli che possono averne 2 o più.
Peso atomico = 40 g / mol
Valencia = +2
Peq = 40 g.mol-1/2eq.mol-1
20 g / eq
Peso atomico = 27 g / mol
Valencia = +3
Peq = 27 g.mol-1/ 3 eq.mol-1
9 g / eq
Peso atomico = 58,71 g / mol
Valencia = +2 e +3
Il nichel ha due pesi equivalenti corrispondenti a quando reagisce con valenza +2 e quando reagisce con valenza +3.
Peq = 58,71 g.mol-1/ 2 eq. Mol-1
29,35 g / eq
Peq = 58,71 g.mol-1/ 3 eq.mol-1
19,57 g / eq
Un modo per calcolare il peso equivalente di un ossido è dividendo il suo peso molecolare per il prodotto di valenza del metallo e il pedice del metallo..
Peq = Pm / V S
Pm = peso molecolare dell'ossido.
V = valenza del metallo
S = pedice del metallo
Il prodotto V S è chiamato carica totale o netta del catione.
Peso molecolare = Al (2 x 27 g / mol) + O (3 x 16 g / mol)
102 g / mol
Valencia = +3
Pedice = 2
Peq AlDueO3 = Pm / V S
Peq AlDueO3 = 102 g.mol-1/ 3 eqmol-1. Due
17 g / eq
C'è un altro modo per risolvere questo problema basato sulla stechiometria. In 102 g di ossido di alluminio ci sono 54 grammi di alluminio e 48 grammi di ossigeno.
Peq del Al = peso atomico / Valencia
27 g mol-1/ 3 eq.mol-1
9 g / eq
In base al peso equivalente dell'alluminio (9 g / eq), si calcola che in 54 g di alluminio ci sono 6 equivalenti di alluminio.
Quindi dalle proprietà degli equivalenti: 6 equivalenti di alluminio reagiranno con 6 equivalenti di ossigeno per dare 6 equivalenti di ossido di alluminio.
In 102 g. di ossido di alluminio ci sono 6 equivalenti.
Perciò:
Al PeqDueO3 = 102 g / 6 eq
17 g / eq
Il peso equivalente si ottiene dividendo il suo peso molecolare per il numero di gruppi ossidrilici (OH).
Peso molecolare = 90 g / mol
Numero OH = 2
Fe piccolo (OH)Due = 90 g.mol-1/ 2 eq. Mol-1
45 g / eq
In generale, si ottiene dividendo il suo peso molecolare per il numero di idrogeno che cede o rilascia. Tuttavia, gli acidi polirotonici possono dissociarsi o rilasciare la loro H in vari modi, quindi possono avere più di un peso equivalente..
Peso equivalente HCl = peso molecolare / numero di idrogeno
HCl piccolo = g.mol-1/ 1 eq.mol-1
36,5 g / eq
Acido solforico (HDueSW4) può essere dissociato in due modi:
HDueSW4 => H+ + HSO4-
HDueSW4 => 2 H+ + SW4Due-
Quando rilascia un H.+ il tuo PE è:
Peso molecolare = 98 g / mol
Peq = 98 g.mol-1/ 1 eq.mol-1
98 g / piccolo
E quando rilascia 2H+:
Peso molecolare = 98 g / mol
Peq = 98 g.mol-1/ 2 eq. Mol-1
49 g / eq
Per lo stesso motivo, l'acido fosforico (H.3PO4) di peso molecolare 98 g / mol, può avere fino a tre pesi equivalenti: 98 g / eq, 49 g / eq e 32,67 g / eq.
Infine, il peso equivalente di un sale può essere calcolato dividendo il suo peso molecolare per il prodotto della valenza del metallo per il pedice del metallo..
PE = PM / V S
Peso molecolare = 400 g / mol
Valenza del ferro = +3 eq / mol
Pedice di ferro = 2
Peq = 400 g.mol-1/ 3 eq.mol-1 x 2
66,67 g / eq
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