PES EQUIVALENT: USOS I COM CALCULAR-(AMB EXEMPLES) - QUIMICA - 2026

El pes equivalent (PE) d'una substància és aquell que participa en una reacció química, i s'utilitza com a base per a una titulació. Depenent de l'tipus de reacció, pot definir-se d'una o altra manera.

Per a les reaccions àcid-base, el PE és el pes en grams de la substància que es requereix per proporcionar o reaccionar amb un mol d'H ⁺ (1,008 g); per a les reaccions redox, el pes en grams de la substància que es requereix per proporcionar o reaccionar amb un mol d'electrons.

Font: By M.Minderhoud (White Background by Amada44), via Wikimedia Commons

Per a les reaccions de precipitació o de formació de complexos, el pes de la substància que es requereix per proporcionar o reaccionar amb un mol d'un catió monovalent, 1/2 de mol d'un catió divalent, 1/3 de mol d'un catió trivalent. I així successivament.

Encara que pugui semblar a del principi una mica complicat, algunes substàncies sempre es comporten químicament de la mateixa manera; per tant, no resulta difícil aprendre els valors de PE donats els casos.

Origen de l'pes equivalent

John Dalton (1808) va proposar el pes equivalent de l'hidrogen com una unitat de massa. No obstant això, van sorgir una sèrie d'objeccions a aquest plantejament. Per exemple, es va assenyalar que la majoria dels elements no reaccionava directament amb l'hidrogen per formar compostos simples (XH).

A més, els elements amb diversos estats d'oxidació, per exemple el permanganat, tenen més d'un pes equivalent. Això dificultava l'acceptació de l'pes equivalent com a unitat de massa.

La presentació per Dimitri Mendeléiev (1869) de la seva taula periòdica, en la qual es relacionava les propietats químiques dels elements amb l'ordre ordenat dels seus pesos atòmics, va constituir un argument fort dels que objectaven l'ús de l'pes equivalent com una unitat de massa.

En realitat, no hi ha necessitat d'utilitzar el terme "equivalent", ja que qualsevol càlcul estequiomètric pot fer-se en terme de mols. No obstant això, aquest terme és d'ús freqüent i no és convenient ignorar-ho.

Per comoditat, es va introduir el terme "equivalent": un equivalent de qualsevol àcid reacciona amb un equivalent de qualsevol base; un equivalent de qualsevol agent oxidant reacciona amb un equivalent de qualsevol agent reductor, etc.

usos

Utilització a química general

metalls

L'ús de l'PE en els elements i en els compostos químics ha estat substituït per l'ús de la seva massa molar. La raó principal és l'existència d'elements i compostos amb més d'un pes equivalent.

Per exemple, el ferro (Fe), un element amb un pes atòmic de 55,85 g / mol, té dues valències: +2 i +3. Per tant, té dos pesos equivalents: quan treballa amb valència +2 seu pes equivalent és de 27,93 g / eq; mentre, que quan fa servir la valència +3, el seu pes equivalent és 18,67 g / eq.

Per descomptat, no es pot parlar de l'existència d'un pes equivalent de l'Fe, però sí que pot assenyalar-se la existència d'un pes atòmic de l'Fe.

àcids

L'àcid fosfòric té un pes molecular de 98 g / mol. Aquest àcid quan es dissocia en H ⁺ + H ₂ PO ₄ ^-, té un pes equivalent de 98 g / eq, ja que allibera 1 mol d'H ⁺. Si l'àcid fosfòric es dissocia en H ⁺ + HPO ₄ ^2-, el seu pes equivalent és de (98 g.mol ^-1) / (2eq / mol ^-1) = 49 g / eq. En aquesta dissociació l'H ₃ PO ₄ allibera 2 mols d'H ⁺.

Tot i que no és titulable en un medi aquós, l'H ₃ PO ₄ pot dissociar en 3 H ⁺ + PO ₄ ^3-. En aquest cas, el pes equivalent és de (98 g.mol ^-1) / (3 eq.mol ^-1) = 32,7 g / eq. El H ₃ PO ₄ lliurament en aquest cas 3 mols de H ⁺.

Llavors, l'àcid fosfòric té fins a 3 pesos equivalents. Però aquest no és un cas aïllat, així per exemple, l'àcid sulfúric té dos pesos equivalents i l'àcid carbònic també presenta.

Utilització a anàlisi volumètrica

-Per disminuir els errors que es puguin cometre durant l'acció de pesar substàncies, en química analítica es prefereix l'ús d'una substància de major pes equivalent. Per exemple, en la valoració d'una solució d'hidròxid de sodi amb àcids de diferents pesos equivalents. És recomanable l'ús de l'àcid de major pes equivalent.

-En l'ús de la massa d'un àcid sòlid que pugui reaccionar amb l'hidròxid de sodi, es té l'opció de triar entre tres àcids sòlids: l'àcid oxàlic dihidratat, el ftalat àcid de potassi i el hidrogenoiodato de potassi, amb pesos equivalents respectivament de 63,04 g / eq, 204,22 g / eq i 389 g / eq.

En aquest cas, es prefereix utilitzar en la valoració de l'hidròxid de sodi a l'àcid hidrogenoiodato de potassi, ja que a l'tenir major pes equivalent l'error relatiu que es comet a l'pesar-lo és menor.

Utilització a anàlisi gravimètrica

El pes equivalent es defineix d'una manera pròpia en aquesta tècnica d'anàlisi de les substàncies. Aquí, és la massa de precipitat que correspon a un gram de l'analit. Aquest és l'element o compost d'interès en l'estudi o anàlisi que s'està realitzant.

En gravimetria és comú la cita dels resultats de les anàlisis com una fracció de la massa de l'analit, freqüentment expressats en forma percentual.

El factor d'equivalència s'explica com un factor numèric pel qual hi ha multiplicar la massa de l'precipitat per obtenir la massa de l'analit, usualment expressada en grams.

Determinació gravimètrica de níquel

Per exemple, en la determinació gravimètrica de níquel el precipitat que el conté és bis (dimetilglioximato de níquel) amb una massa molar de 288,915 g / mol. La massa molar d'el níquel és 58,6934 g / mol.

La massa molar d'el precipitat entre la massa molar d'el níquel, produeix el resultat següent:

288,915 g.mol ^-1 / 58,6934 g.mol ^-1 = 4,9224. Això vol dir que 4,9224 g de l'compost equivalen a 1 g de níquel; o dit en altres termes, 4,9224 g de l'precipitat contenen 1 g de níquel.

El factor d'equivalència es calcula dividint la massa molar d'el níquel entre la massa molar d'el precipitat que el conté: 58,693 g.mol ^-1 / 288,915 g.mol ^-1 = 0,203151. Això ens indica que per gram de l'precipitat que conté níquel hi ha 0,203151 g de níquel.

Usos en química de polímers

En la química dels polímers, el pes equivalent d'un reactiu de polimerització és la massa de l'polímer que té un equivalent de reactivitat.

És particularment important en el cas dels polímers d'intercanvi iònic: un equivalent d'un polímer d'intercanvi iònic pot intercanviar un mol d'ions monocargados; però només mig mol d'ions doblement carregats.

És habitual expressar la reactivitat d'un polímer com l'invers de l'pes equivalent, el qual s'expressa en unitats de mmol / go meq / g.

Com calcular? exemples

-Pes equivalent d'un element químic

S'obté dividint el seu pes atòmic entre la seva valència:

Petit = Pa / v

Hi ha elements que tenen només un pes equivalent i elements que poden tenir 2 o més.

Pes equivalent de l'calci

Pes atòmic = 40 g / mol

València = +2

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

20 g / eq

Pes equivalent de l'alumini

Pes atòmic = 27 g / mol

València = +3

Petit = 27 g.mol ^-1 / 3 eq.mol ^-1

9 g / eq

Pes equivalent de l'níquel

Pes atòmic = 58,71 g / mol

València = +2 i +3

El níquel té dos pesos equivalents corresponents a quan reacciona amb valència +2 i quan reacciona amb valència +3.

Petit = 58,71 g.mol ^-1 / 2 eq.mol ^-1

29,35 g / eq

Petit = 58,71 g.mol ^-1 / 3 eq.mol ^-1

19,57 g / eq

-Pes equivalent d'un òxid

Una manera de calcular el pes equivalent d'un òxid és dividint el seu pes molecular entre el producte de la valència de metall pel subíndex de l'metall.

Petit = Pm / V · S

Pm = pes molecular de l'òxid.

V = valència dem metall

S = subíndex de l'metall

El producte V · S és denominat com la càrrega total o neta de l'catió.

Pes equivalent de l'òxid d'alumini (A l'

Pes molecular = A l'(2 x 27 g / mol) + O (3 x 16 g / mol)

102 g / mol

València = +3

Subíndex = 2

Petit A l' ₂ O ₃ = Pm / V · S

Petit A l' ₂ O ₃ = 102 g.mol ^-1 / 3 eqmol ^-1. 2

17 g / eq

Hi ha una altra manera de resoldre aquest problema basant-se en l'estequiometria. En 102 g d'òxid d'alumini hi ha 54 grams d'alumini i 48 grams d'oxigen.

Petit de l'A l'= Pes atòmic / València

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

9 g / eq

Amb base a l'pes equivalent de l'alumini (9 g / eq) es calcula que en 54 g d'alumini hi ha 6 equivalents d'alumini.

Després a partir de les propietats dels equivalents: 6 equivalents d'alumini reaccionaran amb 6 equivalents d'oxigen per donar juny equivalents d'òxid d'alumini.

En 102 g. d'òxid d'alumini hi ha 6 equivalents.

Per tant:

Petit d'A l' ₂ O ₃ = 102 g / 6 eq

17 g / eq

-Pes equivalent d'una base

El pes equivalent s'obté dividint el seu pes molecular entre el nombre de grups oxihidrilos (OH).

Pes equivalent de l'hidròxid ferrós, Fe (OH)

Pes molecular = 90 g / mol

Nombre d'OH = 2

Petit Fe (OH) ₂ = 90 g.mol ^-1 / 2 eq.mol ^-1

45 g / eq

-Pes equivalent d'un àcid

En general, s'obté dividint el seu pes molecular entre el nombre d'hidrogen que cedeix o que allibera. No obstant això, els àcids poliprotónicos poden dissociar o alliberar la seva H en diverses formes, pel que poden tenir més d'un pes equivalent.

Pes equivalent de l'àcid clorhídric, HCl

Pes equivalent HCl = pes molecular / nombre d'hidrogen

Petit HCl = g.mol ^-1 / 1 eq.mol ^-1

36,5 g / eq

Pes equivalent de l'àcid sulfúric

L'àcid sulfúric (H ₂ SO ₄) pot dissociar-se de dues formes:

H ₂ SO ₄ => H ⁺ + HSO ₄ ^-

H ₂ SO ₄ => 2 H ⁺ + SO ₄ ^2-

Quan allibera un H ⁺ el seu PE és:

Pes molecular = 98 g / mol

Petit = 98 g.mol ^-1 / 1 eq.mol ^-1

98 g / pet

I quan allibera 2H ⁺:

Pes molecular = 98 g / mol

Petit = 98 g.mol ^-1 / 2 eq.mol ^-1

49 g / eq

Per la mateixa raó l'àcid fosfòric (H ₃ PO ₄) de pes molecular 98 g / mol, pot tenir fins a tres pesos equivalents: 98 g / eq, 49 g / eq i 32,67 g / eq.

-Pes equivalent d'una sal

I finalment, es pot calcular el pes equivalent d'una sal dividint el seu pes molecular entre el producte de la valència de l'metall pel subíndex de l'metall.

PE = PM / V · S

Sulfat fèrric Fe

Pes molecular = 400 g / mol

València de l'ferro = +3 eq / mol

Subíndex de l'ferro = 2

Petit = 400 g.mol ^-1 / 3 eq.mol ^-1 x 2

66,67 g / eq

referències

1. Day, RA JR. I Underwood, A EL Química Analítica Quantitativa. Traducció de la 5 ^a Edició Anglesa. Editorial Prentice Hall Interamericana
2. Química Inorgànica. (Sf). Determinacion de pesos equivalents de Òxids. Recuperat de: fullquimica.com
3. Wikipedia. (2018). Equivalent weight. Recuperat de: en.wikipedia.org
4. The Editors of Encyclopaedia Britannica. (26 de setembre de 2016). Equivalent weight. Encyclopædia Britannica. Recuperat de: britannica.com
5. Ori, Jack. (30 d'abril del 2018). How to Calculate Equivalent Weight. Sciencing. Recuperat de: sciencing.com
6. The Equivalent Weight of an Acid Part 2: titration of the Unknown Acid Sample. (Sf). Recuperat de: faculty.uml.edu
7. Bergstresser M. (2018). Equivalent Weight: Definition & Formula. Study. Recuperat de: study.com