Zákon ekvivalentů: vzorec a formulace. Chemické rovnocenné právo

Na konci 18. století mnoho empiricky získaných zákonů chemie. Mohly být použity a zavedeny do praxe, ale přesné důkazy byly získány teprve o mnoho desetiletí později. Jedním z takových pilířů moderní chemie byl zákon ekvivalentů, který je přímo spojen s dalšími základními zákony - zákonem zachování hmoty a vládou vícenásobných vztahů.

Prehistorie

Podklad pro novou pozici byl již znám na konci 18. století, zákon stálého složení, později nazvaný zákon o masovém zachování. Díky němu bylo zjištěno, že různé chemické látky se mohou vzájemně ovlivňovat nevolně, ale v přesně definovaných poměrech. Slovo "ekvivalence" se proto objevilo v chemickém lexikonu. Nový koncept v překladu do ruštiny znamená "rovnocennost". Toto byl první krok k vytvoření pravidla, které se později stalo známým jako zákon ekvivalentů. Četné experimenty později opakovaně potvrdily teoretický odhad.

Nové pravidlo

Zákon ekvivalentů v chemii několikrát změnil formulaci. V moderních učebnicích je napsáno následovně:

• "Ekvivalent každého prvku je považován za takové množství, které se může spojit s jedním mólem vodíku."

Taková formulace zákona ekvivalentů je univerzální a používá se ve školní chemii a ve vážných vědeckých experimentech. Například pro známou sloučeninu HCl odpovídá ekvivalent chloru jedné modlitbě, ke sloučeninám H ₂ S, H ₂ O, ekvivalentům pro síru a kyslík se rovná ½ molu a tak dále. Ve sloučeninách ve formě HnX, kde H je vodík, X je další chemický prvek, n ​​je množství vodíku v molekule, ekvivalent prvku X bude vždy rovný 1 / n mol. Tento zákon ekvivalentů v chemii se vztahuje na jednoduché látky, ve kterých vodík interaguje s jedním prvkem, a na sloučeniny, ve kterých je vodík přilehlý k mnoha jiným atomům.

Ekvivalentní hmotnost

Závěr nového zákona byl novým pojetím hmoty. Nový termín je velmi vhodný pro měření změny v látce v reakcích. Ekvivalentní hmotnost se nazývá hmotnost 1 ekvivalentu. Proto zákon ekvivalentů předpovídá masu dalšího prvku i bez laboratorního výzkumu. V uvedeném příkladu sloučeniny chlorovodíkové je ekvivalentní hmotnost chloru 34,45 g / mol. Ve sloučenině H20 bude ekvivalentní hmotnost kyslíku 16: 2 = 8 g / mol a tak dále.

Jak lze to vypočítat

Ekvivalentní hmotnost může být vypočítána analýzou získaných sloučenin. Není nutné kombinovat s testovanou látkou vodíkem pro výpočet ekvivalentní hmotnosti. Zákon ekvivalentů potvrzuje, že stačí znát složení sloučeniny daného prvku a ekvivalentní hmotnost jiného prvku, s nímž je náš neznámý vzorek spojen. Příklad nalezení ekvivalentu je následující:

Sloučenina 3 g sodíku s přebytkem chloru tvoří 7,62 g chloridu sodného (chlorid sodný). Zjistěte ekvivalentní hmotnost sodíku, pokud e _Cl = 35,45 g / mol.

Ze stavu problému vyplývá, že v produktu reakce, stolní soli, 3 g sodíku představuje 7,62 - 3 = 4,62 g chloru. Závěr:

E _Na = 3 x 35,45: 4,62 = 23 g / mol.

Molární hmotnost sodík je snadno stanoven z periodické tabulky. To se rovná 23 g / mol. Z toho vyplývá, že ekvivalentní hmotnost sodíku se rovná jedné modlitbě.

Těžké prvky

Živá a neživá příroda, která nás obklopuje, sestává z mnoha různých látek a většina z nich je složitá. Proto jsou ekvivalenty často stanovovány odlišně, v závislosti na složení, ze kterého pocházejí sousední látky. Ale ve všech studovaných případech se různé ekvivalenty považují za malé celá čísla. Například stačí vzít takové známé sloučeniny jako oxid a oxid siřičitý. Ekvivalentní hmotnosti tohoto prvku vypočítané způsobem uvedeným výše poskytují hodnoty 16 g / mol a 32 g / mol. Poměr těchto hodnot se však zmenší na jednoduchou formu 1: 2.

Toto pravidlo bylo empiricky odvozeno slavným anglickým chemikem, lékařem a přírodovědcem. John Dalton Učitel, který se naučil sama, a který vynaložil zvláštní zkušenosti, nejprve vyděsil služebníky a udělal sousedy, aby se zasmáli. Přesto, když uvedl své jednoduché experimenty, potvrdil mnoho vědeckých předpokladů. Zákon mnoha vztahů byl nejprve formulován jím.

Zákon ekvivalentů se vztahuje na složité sloučeniny, ve kterých několik elementů interaguje. Koncept ekvivalentu pro jeden z prvků v komplexní směsi přestává být jednoznačný. U takových sloučenin se formulace zákona ekvivalentů zní trošku odlišně: "Jako ekvivalent komplexní látky se použije takové množství, které se bude podílet na chemické reakci bez zbytku s jedním ekvivalentem prvku nebo komplexní sloučeniny nebo s jedním ekvivalentem vodíku."

Toto pravidlo se používá všude. Pokud odstraníte těžkopádné definice, může být snížena na následující pozici: "Různé látky mohou reagovat pouze v množstvích, která jsou úměrná jejich ekvivalentům."

Řešení

Při studiu a přípravě řešení jsou plně použitelné všechny výše uvedené zákony. Zde roli ekvivalentu hraje nová jednotka, která se nazývá g / ekvivalent. Toto je jméno množství látky, jejíž částice (atom nebo iont) jsou chemicky ekvivalentní atomu nebo vodíkovému iontu. Zákon ekvivalentů řešení tedy zní podobně jako klasická definice.

Obecný zákon ekvivalentů

Vzorec pro ekvivalenty různých sloučenin obecně je následující:

• E = molární hmotnost / (počet atomů prvku × valence).

Jak je zřejmé, rovnocennost je přímo závislá na molární hmotnosti látky a její valence. Pokud má chemik informace o ekvivalentech neznámých prvků, může určit jeho schopnost vstoupit do chemických reakcí. Při známém množství gramů / ekvivalentů látky může vědec okamžitě vyvodit závěr o koncentraci a vlastnostech konkrétního řešení.

Stechiometrie

Kvantitativní složení látek a jejich poměry ve sloučeninách je věnováno samostatné části chemie nazývané stechiometrie. Úkolem této části teoretické chemie je vypočítat kvantitativní poměry ve sloučeninách. U jednoduchých látek je to poměrně jednoduché, u složitých látek, bílkovin nebo virů se stoichiometrické výpočty stávají velmi obtížným úkolem.