משקל שווה ערך: שימושים וכיצד לחשב אותו (עם דוגמאות) - כִּימִיָה - 2025

המשקל השווה (PE) של חומר הוא כי משתתף תגובה כימית, והוא משמש כבסיס טיטרציה. בהתאם לסוג התגובה ניתן להגדיר זאת בדרך זו או אחרת.

עבור תגובות על בסיס חומצה, PE הוא המשקל בגרמים של החומר הנדרש לספק או להגיב עם שומה אחת של H ⁺ (1.008 גרם); לתגובות redox, המשקל בגרמים של החומר הנדרש לספק או להגיב עם מול אחד של אלקטרונים.

מקור: מאת M.Minderhoud (רקע לבן מאת Amada44), באמצעות Wikimedia Commons

עבור משקעים או תגובות היווצרות מורכבות, משקל החומר הנדרש לספק או להגיב עם שומה אחת של קטיון חד-חד, 1/2 מול של קטיון דו-ערכי, 1/3 מול של קטיון טריפלנטי . וכן הלאה.

למרות שזה אולי נראה קצת מסובך בהתחלה, ישנם חומרים שמתנהגים כימית באותה צורה; לכן לא קשה ללמוד את ערכי ה- PE בהינתן המקרים.

מקור משקל שווה ערך

ג'ון דלטון (1808) הציע את המשקל המקביל למימן כיחידת מסה. עם זאת, עלו מספר התנגדויות לגישה זו. לדוגמה, צוין שרוב האלמנטים לא הגיבו ישירות עם מימן ליצירת תרכובות פשוטות (XH).

יתר על כן, לאלמנטים עם מצבי חמצון שונים, למשל פרמנגנט, יש יותר ממשקל שווה אחד. זה הקשה על קבלת המשקל המקביל כיחידת מסה.

הצגתו של דימיטרי מנדלב (1869) מהטבלה המחזורית שלו, בה התכונות הכימיות של היסודות היו קשורים לסדר המסודר של משקלי האטום שלהם, היוותה טיעון חזק של מי שהתנגדו לשימוש במשקל שווה כיחידה של מסה.

למעשה, אין צורך להשתמש במונח "שווה ערך", מכיוון שכל חישוב סטואו-מטרי יכול להיעשות במונחים של שומות. עם זאת, לעתים קרובות משתמשים במונח זה ואין להתעלם ממנו.

מטעמי נוחות הוכנס המונח "שווה ערך": שווה ערך לכל חומצה מגיב עם שווה ערך לבסיס כלשהו; שווה ערך אחד מכל חומר מחמצן מגיב עם שווה ערך אחד של כל גורם מקטין וכו '.

יישומים

שימוש בכימיה כללית

מתכות

השימוש ב- PE באלמנטים ותרכובות כימיות הוחלף על ידי השימוש במסה הטוחנית שלו. הסיבה העיקרית היא קיומם של אלמנטים ותרכובות בעלי משקל שווה יותר.

לדוגמא, לברזל (Fe), אלמנט במשקל האטומי של 55.85 גרם / מול, יש שני וליאנסים: +2 ו- +3. לפיכך, יש לה שני משקלים שווים: כאשר היא עובדת עם ערכיות +2, משקלו המקביל הוא 27.93 גרם / ש"ח בעוד שכאשר משתמשים בערכית +3 המשקל המקביל שלו הוא 18.67 גרם / ש"ח.

כמובן, אי אפשר לדבר על קיומו של משקל שווה ערך של Fe, אך ניתן להצביע על קיומו של משקל אטומי של Fe.

חומצות

לחומצה זרחתית משקל מולקולרי של 98 גרם למול. כאשר חומצה זו מתנתקת ל- H ⁺ + H ₂ PO ₄ ^- , יש לה משקל שווה ערך של 98 גרם / שקע, מכיוון שהיא משחררת 1 שומה של H ⁺ . אם חומצה זרחתית מתנתקת ל- H ⁺ + HPO ₄ ^2– , משקלו השווה הוא (98 גרם.m. ^-1 ) / (2 מ"ק / מול ^-1 ) = 49 גרם לשקל. בדיסוציאציה זו H ₃ PO ₄ משחרר 2 שומות H ⁺ .

למרות שזה לא ניתן לפירוק במדיום מימי, H ₃ PO ₄ יכול להתנתק ל 3 H ⁺ + PO ₄ ^3– . במקרה זה, המשקל השווה הוא (98 גרם.mול ^-1 ) / (3 ekv.mol ^-1 ) = 32.7 גרם למאה . H ₃ PO ₄ מספק במקרה זה 3 שומות H ⁺ .

אז, לחומצה זרחתית יש עד 3 משקולות שוות ערך. אבל זה לא מקרה מבודד, כך למשל לחומצה גופרתית יש שני משקלים שווים וגם לחומצה פחמנית.

שימוש בניתוח נפחי

כדי להפחית את השגיאות העשויות להתבצע במהלך פעולת שקילת חומרים, בכימיה אנליטית עדיף להשתמש בחומר בעל משקל שווה יותר. לדוגמה, בטיטרציה של תמיסת נתרן הידרוקסיד עם חומצות במשקולות שוות ערך שונות. מומלץ להשתמש בחומצה במשקל המקביל ביותר.

-שימוש במסה של חומצה מוצקה שיכולה להגיב עם נתרן הידרוקסיד, יש לך אפשרות לבחור בין שלוש חומצות מוצקות: חומצה אוקסלית, דיאטראט חומצה, אשלגן חומצה אשלגן ואשלגן הידרודיוד, עם משקולות שוות ערך בהתאמה 63.04 גרם / משקל, 204.22 גרם / משקל ו 389 גרם / משקל.

במקרה זה, עדיף להשתמש בחומצה אשלגן הידרוגיודט בטיטור של נתרן הידרוקסיד, שכן מכיוון שיש לו משקל שווה ערך גדול יותר, הטעות היחסית שנעשתה בעת שקילתה פחותה.

השתמש בניתוח גרווימיטרי

המשקל השווה מוגדר בדרכו שלו בטכניקה זו של ניתוח חומרים. כאן, מסת המשקעים היא זו שתואמת גרם אחד של האנליט. זה האלמנט או תרכובת העניין במחקר או בניתוח שמתבצע.

בגרווימטריה מקובל לצטט את תוצאות הניתוחים כשבריר ממסת האנליט, המתבטאת לעתים קרובות כאחוז.

גורם השוויון מוסבר כגורם מספרי שבאמצעותו יש להכפיל את מסת המשקעים בכדי להשיג את מסת האנליט, המתבטא בדרך כלל בגרמים.

קביעה Gravimetric של ניקל

לדוגמה, בקביעה הכבידה של ניקל, המשקעים המכילים אותו הם bis (ניקל דימתיל-גליוקסימט) עם מסה טוחנת של 288.915 גרם / מול. המסה הטוחנית של ניקל היא 58.6934 גרם למול.

המסה הטוחנית של המשקעים המחולקת במסה הטוחנת של ניקל מניבה את התוצאה הבאה:

288.915 גרם.mול ^-1 / 58.6934 גרם.mול ^-1 = 4.9224. משמעות הדבר היא ש -4.99224 גרם מהתרכובת שווים ל -1 גרם ניקל; או במילים אחרות, 4.9224 גרם המשקעים מכילים 1 גרם ניקל.

גורם השוויון מחושב על ידי חלוקת המסה הטוחנית של ניקל במסה הטוחנית של המשקעים המכילים אותו: 58.693 גרם.mול ^-1 / 288.915 גרם.mול ^-1 = 0.203151. זה אומר לנו כי לכל גרם המשקעים המכילים ניקל יש 0,203151 גרם ניקל.

שימושים בכימיה פולימרית

בכימיה של פולימרים, המשקל השווה של מגיב לפילמור הוא מסה של הפולימר שיש לו שווה ערך אחד לתגובה.

זה חשוב במיוחד במקרה של פולימרים להחלפת יונים: שווה ערך אחד לפולימר להחלפת יונים יכול להחליף שומה אחת של יוני מונוכרוס; אבל רק חצי שומה של יונים טעונים כפליים.

מקובל לבטא את תגובתיותו של פולימר כהיפוך ממשקלו המקביל, הבא לידי ביטוי ביחידות של mmol / g או meq / g.

איך לחשב את זה? דוגמאות

משקל שקול של יסוד כימי

זה מתקבל על ידי חלוקת המשקל האטומי שלו בערכיותו:

Peq = Pa / v

ישנם פריטים שיש להם משקל שווה ערך אחד בלבד ופריטים שיכולים להכיל 2 ומעלה.

משקל שווה ערך לסידן

משקל אטומי = 40 גרם למול

ולנסיה = +2

Peq = 40 g.mol ^-1 /2eq.mol ^-1

20 גרם / שווה ערך

משקל שווה ערך של אלומיניום

משקל אטומי = 27 גרם למול

ולנסיה = +3

Peq = 27 גרם.mol ^-1 / 3 ekw.mol ^-1

9 גרם / שווה ערך

משקל שווה ערך לניקל

משקל אטומי = 58.71 גרם למול

ולנסיה = +2 ו- +3

לניקל שני משקלים שווים המתאימים למצב שהוא מגיב בערכיות +2 וכאשר הוא מגיב בערכיות +3.

Peq = 58.71 גרם.m.ול ^-1 / 2 ekw.mol ^-1

29.35 גרם / משקל

Peq = 58.71 גרם.mול ^-1 / 3 ekv.mol ^-1

19.57 גרם / משקל

משקל שקול של תחמוצת

אחת הדרכים לחשב את המשקל השווה של תחמוצת היא על ידי חלוקת המשקל המולקולרי שלה בתוצר הערכיות של המתכת ותחתית המתכת.

Peq = Pm / V S

Pm = משקל מולקולרי של תחמוצת.

V = ערכיות של מתכת

S = חתימת מתכת

המוצר V · S מכונה המטען הכולל או הנקי של הקטיון.

משקל שווה ערך של תחמוצת אלומיניום (Al

משקל מולקולרי = Al (2 x 27 גרם / מול) + O (3 x 16 גרם / מול)

102 גרם / מול

ולנסיה = +3

מנוי = 2

Peq Al ₂ O ₃ = Pm / V S

Peq Al ₂ O ₃ = 102 גרם.mול ^-1 / 3 אקמול ^-1 . שתיים

17 גרם / שווה ערך

יש דרך נוספת לפתור בעיה זו על סמך סטואיציומטריה. ב 102 גרם תחמוצת אלומיניום ישנם 54 גרם אלומיניום ו- 48 גרם חמצן.

Peq del Al = משקל אטומי / ולנסיה

27 g.mol ^-1 / 3 ekw.mol ^-1

9 גרם / שווה ערך

על סמך המשקל השווה של האלומיניום (9 גרם / משקל), מחושב כי ב 54 גרם אלומיניום ישנם 6 מקבילות אלומיניום.

ואז מהתכונות של המקבילות: 6 מקבילות אלומיניום יגיבו עם 6 מקבילות חמצן כדי לתת 6 מקבילות של תחמוצת אלומיניום.

ב 102 גרם. של תחמוצת אלומיניום יש 6 שקולים.

לכן:

קטן של Al ₂ O ₃ = 102 גרם / 6 ekv

17 גרם / שווה ערך

משקל שווה ערך של בסיס

המשקל המקביל מתקבל על ידי חלוקת המשקל המולקולרי שלו במספר קבוצות האוקסיד-הידריל (OH).

משקל שווה של הידרוקסיד ברזלי, Fe (OH)

משקל מולקולרי = 90 גרם למול

מספר OH = 2

Peq Fe (OH) ₂ = 90 g.mol ^-1 / 2 ekw.mol ^-1

45 גרם / שווה ערך

משקל שקול של חומצה

באופן כללי, הוא מתקבל על ידי חלוקת משקלו המולקולרי במספר המימן שהוא מוותר או משחרר. עם זאת, חומצות פולירוטוניות יכולות לנתק או לשחרר את ה- H שלהן בדרכים שונות, כך שיכולות להיות יותר ממשקל שווה אחד.

משקל שווה ערך של חומצה הידרוכלורית, HCl

משקל שווה ערך ל- HCl = משקל מולקולרי / מספר מימן

Peq HCl = g.mol ^-1 / 1 ekw.mol ^-1

36.5 גרם / שווה ערך

משקל שווה ערך של חומצה גופרתית

חומצה גופרתית (H ₂ SO ₄ ) יכולה להתנתק בשתי דרכים:

H ₂ SO ₄ => H ⁺ + HSO ₄ ^-

H ₂ SO ₄ => 2 H ⁺ + SO ₄ ^2-

כאשר הוא משחרר H ^{+, ה-} PE שלו הוא:

משקל מולקולרי = 98 גרם למול

Peq = 98 גרם.mol ^-1 / 1 ekw.mol ^-1

98 גרם / קטן

וכשאתה משחרר 2H ⁺ :

משקל מולקולרי = 98 גרם למול

Peq = 98 גרם.mol ^-1 / 2 ekw.mol ^-1

49 גרם / שווה ערך

מאותה סיבה, חומצה זרחתית (H ₃ PO ₄ ) של משקל מולקולרי 98 g / mol, יכול להכיל עד שלוש משקולות שווה: 98 גר '/ EQ, 49 גר' / EQ ו 32.67 g / EQ.

משקל שקול של מלח

ולבסוף, ניתן לחשב את משקלו המקביל של מלח על ידי חלוקת משקלו המולקולרי על ידי תוצר הערכיות של המתכת ותחתית המתכת.

PE = PM / V S

Ferric Sulphate Fe

משקל מולקולרי = 400 גרם למול

ערך ברזל = +3 משקל / מול

חתימת ברזל = 2

Peq = 400 גרם.m. ^-1 / 3 ekw.mol ^-1 x 2

66.67 גרם / ש"ח

הפניות

1. יום, RA JR. ואנדרווד, כימיה אנליטית כמותית. תרגום של 5 ^עד במהדורה אנגלית. אולם Pramerice Hall Interamericana
2. כימיה אורגנית. (sf). קביעת המשקולות המקבילות של תחמוצות. התאושש מ: fullquimica.com
3. ויקיפדיה. (2018). משקל שווה ערך. התאושש מ: en.wikipedia.org
4. עורכי אנציקלופדיה בריטניקה. (2016, 26 בספטמבר). משקל שווה ערך. אנציקלופדיה בריטניקה. התאושש מ: britannica.com
5. אורי, ג'ק. (30 באפריל 2018). כיצד לחשב משקל שווה ערך. מדע. התאושש מ: sciencing.com
6. המשקל השווה של חומצה חלק 2: טיטרציה של מדגם החומצה הלא ידוע. (sf). התאושש מ: faculte.uml.edu
7. Bergstresser M. (2018). משקל שווה ערך: הגדרה ונוסחה. לימוד. התאושש מ: study.com