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.