Закон эквивалентов

Эквивалент Э(X)– реальная или условная частица вещества X, которая в данной кислотно-основной реакции эквивалентна одному иону водорода или в данной окислительно-восстановительной реакции эквивалентна одному электрону.

Фактор эквивалентности f_э(X) – число, обозначающее, какая доля реальной частицы вещества X эквивалентна одному иону водорода в данной кислотно-основной реакции или одному электрону в данной окислительно-восстановительной реакции (Таблица 1).

Молярная масса эквивалента веществаM_э(X) – масса одного моля эквивалента этого вещества. Она равна произведению фактора эквивалентности на молярную массу вещества X:

 

M_э(X) = f_э(X)∙M(X). (1.1)

 

Количество вещества эквивалента n_э(X) – количество вещества в молях, в котором частицами являются эквиваленты. Его находят как отношение массы вещества к молярной массе эквивалента вещества:

, (1.2)

Эквивалентный объем, или объем моля эквивалента, V_э(X) – это объем, который занимает один моль эквивалентов газообразного вещества при нормальных условиях (н.у.).

В результате работ И. Рихтера был открыт закон эквивалентов (1793 г.): все вещества реагируют друг с другом в количествах, пропорциональных их эквивалентам.

Смысл этого закона заключается в том, что моль эквивалентов одного вещества реагирует точно с молем эквивалентов другого вещества, а n молей эквивалентов одного вещества с n моль эквивалентов другого вещества.

Математически закон эквивалентов можно записать:

 

, (1.3)

 

Таблица 1 – Формулы расчета фактора эквивалентности

 

Частица	Фактор эквивалентности	Примеры
Элемент	fЭ(В) = 1/В(Э), где В(Э) – валентность элемента	Фактор эквивалентности хрома в оксиде хрома (III) : fЭ( ) = 1/3
Простое вещество	fЭ(В) = 1/n(Э)·В(Э), где n(Э) – число атомов элемента (индекс в химической формуле); В(Э) – валентность элемента	fЭ(H2) = 1/(2×1) = 1/2; fЭ(O2) = 1/(2×2) = 1/4; fЭ(Cl2) = 1/(2×1) = 1/2; fЭ(O3) = 1/(3×2) = 1/6
Оксид	fЭ(В) = 1/n(Э)·В(Э), где n(Э) – число атомов элемента (индекс в химической формуле оксида), В(Э) – валентность элемента	fЭ(Cr2O3) = 1/(2×3) = 1/6; fЭ(CrO) = 1/(1×2) = 1/2; fЭ(H2O) = 1/(2×1) = 1/2; fЭ(P2O5) = 1/(2×5) = 1/10
Кислота	fЭ(В) = 1/n(Н+), где n(H+) – число отданных в ходе реакции ионов водорода (основность кислоты)	fЭ(H2SO4) = 1/1 = 1 (основность равна 1) или fЭ(H2SO4) = 1/2 (основность равна 2)
Основание	fЭ(В) = 1/n(OН-), где n(ОH–) – число отданных в ходе реакции гидроксид-ионов (кислотность основания)	fЭ(Cu(OH)2) = 1/1 = 1 (кислотность равна 1) или fЭ(Cu(OH)2) = 1/2 (кислотность равна 2)
Соль	fЭ(В) = 1/n(Me)·В(Me)= =1/n(А)·В(А), где n(Ме) – число атомов металла (индекс в химической формуле соли), В(Ме) – валентность металла; n(А) – число кислотных остатков, В(А) – валентность кислотного остатка	fЭ(Cr2(SO4)3) = 1/(2×3) = 1/6 (расчет по металлу) или fЭ(Cr2(SO4)3) = 1/(3×2) = 1/6 (расчет по кислотному остатку)
Частица в окислительно-восстано­вительных реакциях	fЭ(В) = 1/ , где – число электронов, участвующих в процессе окисления или восстановления	Fe2+ + 2e- → Fe0 fЭ(Fe2+) =1/2;
Ион	fЭ(В) = 1/z, где z – заряд иона	fЭ(SO42–) = 1/2

 

, (1.4)

, (1.5)

где m – массы веществ A и B;

, – молярные массы эквивалентов веществ A и B;

, – объемы газов A и B при н.у.;

, – эквивалентные объемы газов A и B при н.у.

Молярная масса эквивалента сложного вещества обладает свойством аддитивностии равна сумме молярных масс эквивалентных его составляющих частей [1]:

 

M_э(A_xB_y) = M_э(A) + M_э(B) (1.6)