Основные показатели и понятия

Введение в титриметрический анализ

m (x) – масса вещества, г;
n (х) – количество вещества, моль.

М (х) – молярная масса вещества, г/моль.

Молярная масса М (х) – это масса одного моль вещества, т.е.

Моль – это количество вещества, которое содержит столько структурных единиц (молекул, атомов, ионов, радикалов, электронов, а также условных единиц – эквивалентов), сколько атомов содержится в 12 г углерода (изотопа 12С).

Эквивалент – это условная (или реальная) частица, которая «передвигает» (отдает, принимает, замещает) один протон Н+ в кислотно-основных реакциях или один электрон е- в окислительно-восстановительных реакциях.

Существуют разные подходы к понятию «эквивалент», но самым удобным для практики, на наш взгляд, является подход через «условную частицу», чтобы можно было считать эти частицы и применять к ним понятие «количество эквивалентов вещества» и др.

Число протонов Н+ или электронов, которое «передвигается» одной реальной частицей вещества, называется эквивалентным числом и обозначается 𝚭.

Понятно, что это число может относиться не к одной реальной частице, передвигающей протоны, а к одному моль таких частиц, передвигающих, соответственно, определенное количество моль протонов.

Эквивалентное число Z находят из уравнения реакции (или полуреакции) по стехиометрическим коэффициентам. Например, в реакциях:

H2SO4 + 2 NaOH = 2 H2O + Na2SO4 Z(H2SO4)=2, Z(NaOH)=1 (1)

H2SO4 + NaOH = H2O + NaHSO4 Z(H2SO4)=1, Z(NaOH)=1 (2)

В первом случае 1 моль H2SO4 отдает 2 моль Н+ (значит, число Z=2), а во втором случае 1 моль H2SO4 отдает 1 моль Н+(значит, число Z=1). Один моль щелочи в обоих случаях принимает 1 моль Н+. Заметим, что число Z, в общем случае, не является постоянным для данного соединения, а зависит от условий эксперимента.

Величина, обратная Z, т.е. , называется фактором эквивалентности. Это безразмерная величина, которая обозначается ƒэ .

Понятно, что ƒэ также как и число Z, зависит от условий эксперимента.

 

Фактор эквивалентности не превышает 1 (ƒэ= ≼1)и показывает, какая доля реальной частицы «работает» с одним Н+. А это, по определению, и есть эквивалент.

Таким образом, в реакции (1) эквивалент H2SO4 : ƒэ (H2SO4) = (H2SO4) = ,
а в реакции (2) эквивалент H2SO4 : ƒэ (H2SO4) = (H2SO4) = 1.

Зависимость эквивалентного числа и фактора эквивалентности от условий экспериментаможно продемонстрировать и на примере окислительно-восстановительных реакций. Так, эквивалент окислителя KMnO4 в кислой среде равен ,в нейтральной среде – , а в щелочной среде – 1. Это видно из соответствующих полуреакций восстановления для окислителя :

Z( =5

Z( =3

Z( =1

Формулы для расчета эквивалента кислот, оснований, солей в реакциях полного обмена:

Таким образом,мы выходим на новые понятияв химии:

n( x) – количество эквивалентов вещества, моль;

М( x) – эквивалентная молярная масса вещества, или молярная масса эквивалентов вещества, г/моль.

Эквивалентная молярная масса – это масса одного моль эквивалентов вещества. Отсюда,

Взаимосвязь между показателями:

,