Підготовка до ЗНО з хімії

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 f_e. У нашому випадку f_e (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: f_e (НХ) = .

У реакції

H₂SO₄ + 2КОН = К₂SO₄ + H₂O, f_e (H₂SO₄) = ½,

а у реакції

H₂SO₄ + КОН = КНSO₄ + H₂O, f_e (H₂SO₄) = 1.

2. Фактор еквівалентності основи, загальної формули ХОН, рівний величині, оберненій кількості OH-груп, що беруть участь у даній реакції: f_e (ХОН) = .

Так, у реакції Al(OH)₃ + HCl = Al(OH)₂Cl + H₂O, f_e (Al(ОН)₃) = 1;

у реакції Al(OH)₃ + 2HCl = Al(OH)Cl₂ + 2H₂O, f_e (Al(ОН)₃) = ½;

a у реакції Al(OH)₃ + 3HCl = AlCl₃ + 3H₂O, f_e (Al(ОН)₃) = 1/3.

3. Фактор еквівалентності солі, загальної формули Kt_nAn_m, рівний величині, оберненій добутку валентностей катіона та аніона, що утворюють дану сіль: f_e (Kt_nAn_m) = , наприклад, f_e (Al₂(SO₄)₃) =  = 1/6.

Таким способом можна визначити фактор еквівалентності оксидів загальної формули Х₂О_n.

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) М_е(Х) рівна добутку молярної маси речовини (частинки) на її фактор еквівалентності:

М_е(Х) = f_e (Х)∙М_r(Х)

Для газів розраховують еквівалентний об’єм V_e(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):

V_е(Х) = f_e (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:

n_е(HCl) = n_е(NaOH) = n_е(NaCl) = n_е(H₂O) = ,

тобто .

Закон еквівалентів застосовують в аналітичній хімії для розрахунків кількісних відношень реагентів при титруванні.