Еквівалент в кислотно-основних реакціях

Еквівалент кислоти або основи – це така реальна або умовна частинка даної речовини, яка в даній кислотно-основній реакції звільняє один гідроген – йон або сполучається з ним, або якимось- небудь іншим способом еквівалента йому. Еквівалент – величина безрозмірна. Одиницею кількості еквівалентів є моль. Еквівалент речовини змінний і залежить від реакції в якій ця речовина приймає участь. Наприклад, стехіометрія реакції кальцій гідроксиду і хлоридної кислоти передається рівнянням

Са(ОН)₂ + НСl = СаОНСl + Н₂О /1/

Отже, одна молекула кальцій гідроксиду взаємодіє з однією молекулою хлоридної кислоти, тобто з одним гідроген-йоном. За таких умов при взаємодії об’єми розчинів калій гідроксиду і хлоридної кислоти будуть рівні V/Ca(ОН)₂/ = V(HCl) тоді, коли будуть рівні їх концентрації С/Са (ОН)₂/ = С(HCl) і кількості реагуючих речовин .

Число, яке показує, яка частка реальної частинки речовини (Х) еквівалентна одному гідроген-йону в даній кислотно-основній реакції, називається фактором еквівалентності речовини (Х). Фактор еквівалентності – величина безрозмірна. В загальному вигляді фактор еквівалентності речовини (Х) позначається символом

f екв. (Х), а форма запису еквівалента речовини (Х) має слідуючий вигляд: f екв. /Х/Х. в реакції /1/ фактор еквівалентності кальцій гідроксиду дорівнює 1: f екв. /Са (ОН)₂/= 1, а форма запису еквівалента – f екв. /Са(ОН)₂/ СА(ОН)₂ = Са(ОН)₂. отже, величина f екв. / Са(ОН)₂/ СА(ОН)₂ називається еквівалентом кальцій гідроксиду і є безрозмірною величиною.

Якщо реакція кальцій гідроксиду і хлоридної кислоти проходить за рівнянням

Са(ОН)₂ +2 НСl = СаСl₂ + 2Н₂О /2/

1 молекула 2 молекули

½ молекули 1 молекула

то на кожну реагуючу частинку кальцій гідроксиду, тобто на одну молекулу гідроксиду припадає 2 реагуючі реальні частинки хлоридної кислоти (2 молекули НСl). Або на одну реагуючу реальну частинку хлоридної кислоти, тобто на один гідроген-йон припадає ½ реальної частинки кальцій гідроксиду.

½ Са(ОН)₂ + НСl = ½ СаСl₂ + Н₂О /2а/

Із рівняння /2а/ добре видно умовні частинки. В даному випадку умовні частинки – це півмолекули кальцій гідроксиду /1/2 Са(ОН)₂/ чи пів молекули кальцій хлориду /1/2 СаCl₂/.

Звідси виходить, що умовні частинки – це частки реальних частинок (молекул, атомів, йонів) чи їх груп.

В реакції /2/ чи /2а/ фактор еквівалентності кальцій гідроксиду дорівнює ½: f екв. /Са(ОН)₂/ =1/2 . таким чином, фактор еквівалентності речовини розраховують на основі стехіометрії реакції. Ось чому треба вказувати рівняння реакції з участю цієї речовини. В умовах стехіометрії реакції /2а/ об’єми розчинів кальцій гідроксиду і хлоридної кислоти будуть рівні тоді, коли будуть рівні їх концентрації /с(1/2 Са (ОН)₂)= с (НСl)/ і кількості реагуючих речовин / . Форма запису еквівалента кальцій гідроксиду для реакції /2/чи /2а/ має вигляд:

f екв./Са(ОН)₂ /Са(ОН)₂= ½ СА(ОН)₂

Отже, фактор еквівалентності речовини в кислотно-основних реакціях може бути рівний або менший одиниці. Знаменник фактора еквівалентності не називають числом еквівалентності.

Молярна маса еквівалента речовини (Х) – це маса одного моля еквівалента цієї речовини рівна добутку фактора еквівалентності на молярну масу цієї речовини (Х). Молярна маса еквівалента речовини (Х) має форму запису М /f екв. /Х/Х/ і обчислюється за формулою

М/f екв. /Х/Х/ = f екв. /Х/ ∙ М /Х/

Молярна маса еквівалента кальцій гідроксиду для реакції /1/ має таке позначення і величину:

М/f екв. /Са(ОН)₂/ Са(ОН)₂/ = f екв./Са(ОН)₂ М(Са(ОН)₂)

М/Са(ОН)₂/= 1 М/Са(ОН)₂/

М/Са(ОН)₂/= 1∙74 г/моль

М/Са(ОН)²/= 74 г/моль

Для реакції /2/ чи /2а/ молярна маса еквівалентна кальцій гідроксиду має таку форму запису і величини:

М/f екв./Са(ОН)₂/ Са(ОН)₂/= f екв. /Са(ОН)2 ∙ М Са((ОН)₂)

М/1/2 Са(ОН)₂/ = ½ ∙ М (Са(ОН)₂)

М/1/2 Са(ОН)₂/ = ½ ∙ 74 г/моль

М/1/2 Са(ОН)₂/ = 37 г/моль

Кількість речовини еквівалента – це кількість речовини (в молях), в якій частинками є еквіваленти. Загальна форма запису кількості речовини еквівалентів така:

ν/f екв./Х/Х/

Наприклад, кількість речовини еквівалента кальцій гідроксиду ν/fекв/Са(ОН)₂/Са(ОН)₂/, ν/Са(ОН)₂/ =1 моль в кислотно-основній реакції /2/ /2а/ або ν/fекв/Са(ОН)₂/Са(ОН)₂/, ν/1/Са(ОН)₂/ =1 моль в кислотно-основній реакції /2/ чи /2а/.

Молярна концентрація еквівалента (нормальність) – це відношення кількості речовини еквівалента в розчині (в системі) до об’єму цього розчину (об’єму цієї системи).

Молярна концентрація має таку загальну форму запису:

| моль/л, моль/дм³, моль/м³

Розчин з молярною концентрацією еквівалентів речовини рівного 1 моль/л називається однонормальним. Розчин, що містить в 1 л 0,1 моль еквівалента називається децинормальним, 0,01 моль/л – сантинормальним, 0,001 моль/л – мілінормальним.