Кількість речовини (n) - це фізична величина, яка характеризує число структурних одиниць (атомів, молекул, іонів, електронів, протонів, еквівалентів та ін.) В певній порції речовини.
Одиниця виміру кількості речовини - моль.
Моль- кількість речовини, що містить стільки ж структурних одиниць (молекул, атомів, іонів, електронів, еквівалентів та ін.), Скільки міститься атомів у 12 г ізотопу вуглецю 12С, тобто 6,02 × 10 23.
Це число (6,02 х 10 23) називаетсячіслом Авогадро. Вимірюється в моль -1.
Необхідно вказувати, до яких структурним одиницям відноситься поняття моль. наприклад, «моль молекул водню», «моль атомів водню», «моль іонів водню», «моль еквівалентів» і ін.
Молярна маса - маса 1 моль речовини. Одиниця виміру г / моль.
Наприклад, М (Н2 О) = 18 г / моль, М (NaOH) = 40 г / моль, М (HNO3) = 63 г / моль.
Еквівалент- реальна або умовна частка речовини, яка може заміщати, приєднувати, вивільняти один іон водню в кислотно-основних або іонообмінних реакціях або один електрон в окисно-відновних реакціях.
Молярна маса еквівалентів - фізична величина, яка вимірюється твором молярної маси речовини на фактор еквівалентності.
Молярна маса еквівалентів - маса 1 моль еквівалентів, тобто 6,02 × 10 23 еквівалентів. Позначення М (fекв. Х), М (Х), Ме (Х). Одиниця виміру г / моль.
Фактор еквівалентності- число, що позначає, яка частка реальної частки речовини Х еквівалентна одному іону водню в даній кислотно-основної реакції або одному електрону в даній окисно-відновної реакції.
Молярна маса - це абсолютна константа індивідуального речовини, молярна маса еквівалентів - константа речовини в конкретній реакції.
Фактор еквівалентності розраховується на основі стехіометрії даної реакції з рівності fекв. (Х) =. де z -
· В кислотно-основної реакції - основність кислоти або кислотність підстави; визначається числом іонів водню або гідроксид-іонів, що беруть участь в даній конкретній реакції;
· В окисно-відновної реакції - число електронів, які віддає або приєднує частка в даній окисно-відновної реакції.
Нижче наведені формули для обчислення молярних мас еквівалентів складних речовин:
Раніше використовувані позначення фізичних величин, приклади їх запису і розрахунку
Молярна маса еквівалентів одного і того ж речовини залежить від перебігу реакції:
У першому випадку молярна маса еквівалентів H2 SO4 дорівнює її молярній масі, у другому - половині молярної маси, так як в першому випадку в реакції бере участь один іон водню (основність дорівнює 1, fекв =), а в другому - два іона водню (основність дорівнює 2, fекв =).
Для визначення фактора еквівалентності і молярної маси еквівалента речовини в окисно-відновної реакції необхідно написати рівняння реакції і електронний баланс реакції.
Наприклад, для реакції взаємодії натрію і сірки запишемо рівняння реакції і електронний баланс:
Кожен атом натрію віддає один електрон, а кожен атом сірки приймає два електрона. Тому
Молярна маса еквівалента дорівнює добутку фактора еквівалентності на молярну масу речовини:
Закон еквівалентів дає кількісне співвідношення між масами вступають у взаємодію реагентів або пов'язаних в хімічних сполуках елементів.
З останнього співвідношення випливає:
тобто число моль еквівалентів вступають в реакцію або утворюються в результаті реакції речовин рівні між собою:
Кількісним виразом закону еквівалентів для реакцій, що протікають в розчинах, є співвідношення:
де сн - нормальна концентрація речовини (молярна концентрація еквівалента).
Розчин, що містить в одному літрі один моль еквівалентів розчиненої речовини, називається однонормальним (1,0 н.), 0,1 моль еквівалентів - децінормального (0,1 н.), 0,01 моль еквівалентів - сантінормальним (0,01 н. )
Приклади розв'язання типових задач.
Приклад 1. Розрахунок кількості речовини за кількістю структурних одиниць.
Завдання 1. Яка кількість речовини гідроксиду міді (II) містить 1,505 · 10 23атомов водню?
Рішення. Кількість речовини гідроксид-іонів в гидроксиде міді (II), виражене в моль. становить:
У відповідність з формулою гідроксиду міді (II) - Сu (OH) 2. в одній молекулі цієї сполуки міститься два гідроксид-іона. Це означає, що
Приклад 2.Расчет молярної маси еквівалента елемента за складом хімічної сполуки на основі закону еквівалентів.
Завдання 1. Оксид металу містить 28,57% кисню. Визначте молярну масу еквівалента металу.
Рішення. Відповідно до закону еквівалентів маси пов'язаних між собою в хімічній сполуці металу m (Me) і кисню m (O) пропорційні молярним масам їх еквівалентів
Вважаючи масу оксиду дорівнює 100 г, маємо m (O) = 28,57 г і m (Me) = 71,43г. Оскільки молярна маса еквівалента кисню Ме (О) = 8г / моль, з виразу 1 знаходимо молярну масу еквівалента металу:
Приклад 3.Расчет молярної маси еквівалента речовини по масі і об'єму беруть участь в реакції речовин на основі закону еквівалентів.
Завдання 1. 2,14 г металу витісняють з кислоти 2 л водню (н.у.). Обчисліть молярну масу еквівалента металу.
Рішення. Відповідно до закону еквівалентів кількість речовини еквівалентів металу дорівнює кількості речовини еквівалентів водню
Vm - молярний об'єм газу при н.у. рівний 22,4 л / моль.
Тоді відповідно до виразами (2) і (3)
Приклад 4.Расчет молярної маси еквівалента елемента по співвідношенню мас реагенту і продукту реакції на основі закону еквівалентів.
Завдання 1. З 3,85 г нітрату металу отримано 1,6 г його гідроксиду. Обчисліть молярну масу еквівалента металу.
Рішення. Відповідно до закону еквівалентів співвідношення мас нітрату і гідроксиду металу одно
Молярні маси еквівалентів нітрату і гідроксиду металу рівні
Підставляючи ці вирази в рівняння (4) маємо
Вирішуючи останнє рівняння щодо Mе (Me), маємо
Приклад 5. Визначення молекулярної маси газоподібної речовини на основі його щільності.
Завдання 1. Маса 1 л газу при н.у. дорівнює 1,175 м Обчисліть молекулярну масу газу і масу однієї молекули газу.
Рішення. Оскільки один моль газу при нормальних умовах займає об'єм 22,4 л, його молярна маса дорівнює
М (газу) = 1,175 · 22,4 = 26,32 (г / моль).
Оскільки в 1 моль будь-якої речовини міститься 6,02 × 10 23 молекул, маса однієї молекули визначається за формулою
Приклад 6.Определение фактора еквівалентності і молярної маси еквівалента речовини в окисно-відновної реакції.
Завдання 1. При взаємодії алюмінію та сірки утворюється сульфід алюмінію. Обчисліть фактори еквівалентності та молярні маси еквівалентів алюмінію і сірки.
Рішення. Фактор еквівалентності - це число, що позначає, яка частка реальної частки речовини еквівалентна одному іону водню в кислотно-основної реакції або одному електрону в окислювально-відновної реакції.
Реакція взаємодії алюмінію та сірки протікає відповідно до рівняння:
Кожен атом алюмінію віддає три електрони, а кожен атом сірки приймає два електрона. Тому
Молярна маса еквівалента речовини - це маса речовини, еквівалентна 1 моль іонів водню в кислотно-основної реакції або 1 моль електронів в окислювально-відновної реакції. Молярна маса еквівалента дорівнює добутку фактора еквівалентності на молярну масу речовини: