3. ОСНОВНІ СТЕХІОМЕТРИЧНІ ЗАКОНИ В ХІМІЇ
3. ОСНОВНІ СТЕХІОМЕТРИЧНІ ЗАКОНИ В ХІМІЇ
3.3. Закон еквівалентів
Із закону сталості складу випливає, що речовини взаємодіють між собою і утворюють продукти у певних, чітко визначених (еквівалентних) кількостях. Це – формулювання закону еквівалентів. Вперше це положення сформулював І. Ріхтер (1762 – 1807).
Еквівалент речовини – умовну її частину, що в даній реакції сполучається з одним атомом Гідрогену, або заміщує його. Так, у реакції
Na2CO3 + 2HCl = 2NaCl + CO2 + H2O,
двом атомам Гідрогену відповідає одна молекула Na2CO3. Тобто, одному атому Гідрогену еквівалентна одна умовна частина, яка рівна ½ молекули Na2CO3. Це і є еквівалентом Na2CO3 у цій реакції. Число ½ називають фактором еквівалентності і позначають символом fe. У нашому випадку fe (Na2CO3) = ½.
Для визначення фактора еквівалентності деяких речовин існують прості формули.
1. Фактор еквівалентності кислоти, загальної формули НХ, рівний величині, оберненій кількості атомів Гідрогену, що беруть участь у даній реакції: fe (НХ) = .
У реакції
H2SO4 + 2КОН = К2SO4 + H2O, fe (H2SO4) = ½,
а у реакції
H2SO4 + КОН = КНSO4 + H2O, fe (H2SO4) = 1.
2. Фактор еквівалентності основи, загальної формули ХОН, рівний величині, оберненій кількості OH-груп, що беруть участь у даній реакції: fe (ХОН) = .
Так, у реакції Al(OH)3 + HCl = Al(OH)2Cl + H2O, fe (Al(ОН)3) = 1;
у реакції Al(OH)3 + 2HCl = Al(OH)Cl2 + 2H2O, fe (Al(ОН)3) = ½;
a у реакції Al(OH)3 + 3HCl = AlCl3 + 3H2O, fe (Al(ОН)3) = 1/3.
3. Фактор еквівалентності солі, загальної формули KtnAnm, рівний величині, оберненій добутку валентностей катіона та аніона, що утворюють дану сіль: fe (KtnAnm) = , наприклад, fe (Al2(SO4)3) = = 1/6.
Таким способом можна визначити фактор еквівалентності оксидів загальної формули Х2Оn.
4. Фактор еквівалентності речовин в окисно-відновних реакціях рівний числу, оберненому кількості електронів, які віддала або прийняла молекула відновника чи окисника відповідно.
Для еквівалентів, як умовних частинок, можна розрахувати молярну масу і кількість речовини.
Молярна маса еквівалента (еквівалентна маса) Ме(Х) рівна добутку молярної маси речовини (частинки) на її фактор еквівалентності:
Ме(Х) = fe (Х)∙Мr(Х)
Для газів розраховують еквівалентний об’єм Ve(X) – об’єм, який займає один еквівалент газоподібної речовини за нормальних умов (н.у. – тиск 101325 Па або 1 атм., температура 273 К або 0 0С):
Vе(Х) = fe (Х)∙V(Х)
Кількість речовини еквівалента – відношення маси (об’єму) еквівалента речовини до молярної маси (об’єму):
Згідно із законом еквівалентів для реакції HCl + NaOH = NaCl + H2O:
nе(HCl) = nе(NaOH) = nе(NaCl) = nе(H2O) = ,
тобто .
Закон еквівалентів застосовують в аналітичній хімії для розрахунків кількісних відношень реагентів при титруванні.