Материал: Общая химия с физкалом

ТЕМА I. ВИДЫ КОНЦЕНТРАЦИЙ. ЗАКОН ЭКВИВАЛЕНТОВ

1.1. Моль. Молярная масса. Моль эквивалент. Молярная масса эквивалента. Расчет молярной массы эквивалента для атома и вещества.

Фактор эквивалентности

Масса вещества m измеряется в г (кг)

моль, ν (ню),– это единица количества вещества, которая содержит столько же структурных единиц (атомов, молекул, ионов), сколько атомов в 12 г изотопа углерода-12, т.е. 6,02.1023.

Количество вещества можно вычислить по формуле:

ν = m/M.

Молярная масса (М, г/моль) – это масса одного моля вещества.

Из закона постоянства состава следует, что элементы соединяются друг с другом в строго определенных количественных соотношениях. Поэтому в химию были введены понятия моль эквивалент и молярная масса эквивалента: моль эквивалент, νЭ (ню с индексом э) - это такое количество элемента или вещества, которое взаимодействует без остатка с 1 моль атомов водорода или замещает такое же количество атомов водорода в химических реакциях.

Молярная масса эквивалента вещества (Х) (МЭ, г/моль экв) - это масса одного моль эквивалента вещества. Число моль эквивалентов можно вычислить по формуле: νЭ = m/ МЭ

Молярная масса эквивалента вещества Х:

доля реальной частицы вещества, соответствует одному иону водорода в кислотно-основной реакции или одному электрону в окислительно-восстановительной реакции.

Молярная масса эквивалента кислоты рассчитывается как молярная масса кислоты, деленная на основность - число

7

атомов водорода в молекуле кислоты, способных замещаться на

Например, для одноосновных кислот, соляной НСl, азотной НNО3, уксусной СН3СООН и т.д. молярная масса эквивалента будет равна их молярной массе (т.к. z =1):

МЭНСl = 36,5/1 = 36,5 г/моль экв;

Для двухосновных кислот, сернистой Н2SО3, серной Н2SО4, угольной Н2СО3, сероводородной H2S и т.д. молярная масса эквивалента равна их молярной массе, деленной на 2

(z=2):

Для трехосновной фосфорной кислоты Н3РО4 молярная масса эквивалента равна молярной массе, деленной на 3 (т.к z = 3):

МЭH3РO4 = 98/3 = 32,7г/моль экв.

Молярная масса эквивалента основания

рассчитывается как молярная масса основания, деленная на кислотность - число групп ОН в основании, способных замещаться на кислотный остаток:

МЭоснования = 1z М(основания)

Например, для однокислотных оснований гидроксида натрия NаОН, гидроксида калия КОН и т.д. молярная масса эквивалента равна его молярной массе (т.к. z = 1):

МЭNаОН = 40/1 = 40 г/моль экв;

8

МЭКОН = 56/1 = 56 г/моль экв.

Для двухкислотных оснований гидроксида кальция Са(ОН)2, гидроксида бария Ва(ОН)2 и т.д. молярная масса эквивалента равна его молярной массе, деленной на 2 (z = 2):

Молярная масса эквивалента соли рассчитывается как молярная масса соли, деленная на число катионов, умноженное

Например, молярная масса эквивалента карбоната калия равна его молярной массе, деленной на 2 (число катионов), умноженное на 1 (заряд катиона) (т.к. z = 2.1 = 2):

МЭК2СО3 = 138/2∙1 = 69 г/моль экв.

Молярная масса эквивалента оксида рассчитывается как молярная масса оксида, деленная на число атомов кислорода, умноженное на 2 (валентность атома кислорода):

Например, молярные массы эквивалента оксидов фосфора Р2О3 и Р2О5 соответственно равны:

Мэ Р2О3= 110/(3 ∙ 2) = 18,3 г/моль экв Мэ Р2О5= 142/(5 ∙ 2) =14,2 г/моль экв

Молярные массы эквивалента химических соединений могут иметь переменные значения в зависимости от характера превращения в реакциях. Тот факт, что одно и то же вещество может иметь различный фактор эквивалентности в различных реакциях, особенно наглядно можно видеть на примере взаимодействия многоосновных кислот с основаниями. Например, возьмем взаимодействие фосфорной кислоты с гидроксидом калия. При этом может образовываться либо средняя соль, либо кислые соли. При этом фактор эквивалентности фосфорной кислоты имеет различные значения.

Н3РО4 + 3КОН→К3РО4 + 3Н2О

9

, т.к. одной молекуле кислоты в данной

кислотно-основной реакции соответствует 3 иона водорода. Н3РО4 + 2КОН→К2НРО4 + 2Н2О

, т.к. одной молекуле кислоты в данной

кислотно-основной реакции соответствует 2 иона водорода. Н3РО4 + КОН→КН2РО4 + Н2О

, т.к. одной молекуле кислоты в данной кислотно-основной реакции соответствует 1 ион водорода.

1.2. Растворы. Способы выражения концентрации растворов

Раствор − это гомогенная система переменного состава, состоящая из двух и более компонентов. Обязательными компонентами раствора (р-ра) являются растворитель (р-ль) и растворенное вещество (р.в.)

Важнейшей характеристикой раствора является концентрация, т.е. относительное содержание каждого из компонентов раствора. Существуют следующие наиболее часто употребляемые способы выражения концентрации раствора: массовая доля, молярная (молярность), молярная концентрация эквивалента (нормальность), моляльная (моляльность), титр и мольная доля. Каждый способ выражения концентрации имеет свои преимущества для определенных целей. Все способы выражения растворов представлены в таблице.

10