Эквивалент (Э) – это реальная ли условная частица вещества, которая может присоединять, замещать, высвобождать или быть каким-либо другим способом эквивалентна одному иону водорода в кислотно-основных реакциях или одному электрону в окислительно-восстановительных реакциях.
При определении эквивалента вещества необходимо исходить из конкретной реакции.
Например: Из уравнения реакции кислотно-основного характера .
Следует, что одному иону водорода соответствует одна молекула и одна , молекулы и молекулы , поэтому Э( )= , Э( )= (это реальные частицы); Э( )= , Э( )= (это условные частицы).
Из окислительно-восстановительной реакции
2KMnO4 + 5Na2SO3 + 3H2SO4 = 2MnSO4 + 5Na2SO4 + K2SO4 + 3H2O
2|MnO4- + 8H+ + 5 → Mn2+ + 4H2O - окислитель, реакция восстановления
5| SO32- + H2O + 2 → SO42- + 2H+ - восстановитель, реакция окисления
Следует, что одному электрону соответствует 1/5 молекула KMnO4 и ½ молекула Na2SO3, поэтому Э(окислителя) = 1/5, Э(восстановителя) = ½.
Аналогично, эквивалент в реакциях обмена и замещения равен моль веществу, деленный на количество замещенных частиц.
Таким образом, эквивалент вещества не является постоянной величиной, она зависит от реакции, в которой участвует данное вещество.
Моль эквивалентов – количество вещества, содержащего 6,022×1023 эквивалентов. Масса одного моля эквивалентов вещества (элемента) называют молярной массой эквивалентов вещества ( ), г/моль.
Например: ;
Число, обозначающее какая доля от реальной частицы эквивалентно одному иону водорода в кислотно-основных реакциях или одному электрону в окислительно-восстановительных реакциях, называют фактором эквивалентности(fэ).
Например:Врассмотренных примерах: fэ( )=1; fэ( )= ; fэ( )= .
Закон эквивалентов(И.В. Рихтер, 1809 г)
Химические элементы или вещества взаимодействуют друг с другом в количествах, пропорциональных их эквивалентам.
(6)
где и - массы веществ, г., и - молярные массы эквивалентов веществ, г/моль, и - эквиваленты веществ, моль.
Если одно из веществ или оба вещества, вступивших или получившихся в результате реакции, находится в газообразном состоянии, закон эквивалентов принимает вид:
или (7)
где - масса твердого или жидкого вещества, г., - молярная масса эквивалента твердого (жидкого) вещества, г/моль, , - объем газообразного вещества (н.у.), л, , -молярный объем эквивалента газообразного вещества (н.у.), л/моль (дм3/моль).
Молярный объем эквивалента вещества ( ) – это объем, занимаемый одним эквивалентом газообразного вещества при нормальных условиях.
Поскольку 1 моль любого газа при нормальных условиях занимает объем 22,4 л, то молярный объем эквивалента газообразного водорода будет равняться 11,2 л/моль, а кислорода – 5,6 л/моль.
Молярная масса эквивалентов элемента в соединении не является величиной постоянной. Она зависит от валентности элемента в данном соединении и выражается уравнением:
, (8)
где - молярная масса элемента, г/моль; - валентность элемента в данном соединении, fэ – фактор эквивалентности.
Молярные массы эквивалентов сложных веществ рассчитываются по следующим формулам:
, (9)
- молярная масса кислоты, - число атомов водорода вступивших в реакцию.
, (10)
- молярная масса основания, - число гидроксильных групп в основании, вступивших в реакцию.
, (11)
- молярная масса соли, - число атомов металла образующего соль; - валентность металла.
, (12)
- молярная масса оксида, - число атомов элемента образующего оксид, - валентность этого элемента.