PESO EQUIVALENTE: USI E COME CALCOLARLO (CON ESEMPI) - CHIMICA - 2025

Il peso equivalente (PE) di una sostanza è quello che partecipa a una reazione chimica e viene utilizzato come base per una titolazione. A seconda del tipo di reazione, può essere definita in un modo o nell'altro.

Per le reazioni acido-base, PE è il peso in grammi della sostanza richiesta per fornire o reagire con una mole di H ⁺ (1.008 g); per le reazioni redox, il peso in grammi della sostanza necessaria per fornire o reagire con una mole di elettroni.

Fonte: di M.Minderhoud (sfondo bianco di Amada44), tramite Wikimedia Commons

Per le reazioni di precipitazione o complessazione, il peso della sostanza richiesta per fornire o reagire con una mole di un catione monovalente, 1/2 mole di un catione bivalente, 1/3 mole di un catione trivalente . E così via.

Anche se all'inizio può sembrare un po 'complicato, alcune sostanze si comportano chimicamente sempre allo stesso modo; pertanto, non è difficile apprendere i valori di PE visti i casi.

Origine di peso equivalente

John Dalton (1808) propose il peso equivalente dell'idrogeno come unità di massa. Tuttavia, sono state sollevate una serie di obiezioni a questo approccio. Ad esempio, è stato notato che la maggior parte degli elementi non ha reagito direttamente con l'idrogeno per formare composti semplici (XH).

Inoltre, elementi con vari stati di ossidazione, ad esempio il permanganato, hanno più di un peso equivalente. Ciò ha reso difficile accettare il peso equivalente come unità di massa.

La presentazione da parte di Dimitri Mendeleev (1869) della sua tavola periodica, in cui le proprietà chimiche degli elementi erano correlate all'ordine ordinato dei loro pesi atomici, costituì un forte argomento da parte di coloro che si opponevano all'uso del peso equivalente come unità di massa.

In realtà non è necessario utilizzare il termine "equivalente", poiché qualsiasi calcolo stechiometrico può essere fatto in termini di moli. Tuttavia, questo termine viene spesso utilizzato e non dovrebbe essere ignorato.

Per comodità è stato introdotto il termine "equivalente": un equivalente di qualsiasi acido reagisce con un equivalente di qualsiasi base; un equivalente di qualsiasi agente ossidante reagisce con un equivalente di qualsiasi agente riducente, ecc.

applicazioni

Utilizzare in chimica generale

Metalli

L'uso del PE in elementi e composti chimici è stato sostituito dall'uso della sua massa molare. Il motivo principale è l'esistenza di elementi e composti con peso superiore a quello equivalente.

Ad esempio, il ferro (Fe), un elemento con un peso atomico di 55,85 g / mol, ha due valenze: +2 e +3. Ha quindi due pesi equivalenti: quando lavora con valenza +2 il suo peso equivalente è 27,93 g / eq; mentre, quando si usa la valenza +3, il suo peso equivalente è 18,67 g / eq.

Naturalmente non si può parlare dell'esistenza di un peso equivalente di Fe, ma si può evidenziare l'esistenza di un peso atomico di Fe.

Acidi

L'acido fosforico ha un peso molecolare di 98 g / mol. Quando questo acido si dissocia in H ⁺ + H ₂ PO ₄ ^- , ha un peso equivalente di 98 g / eq, poiché libera 1 mole di H ⁺ . Se l'acido fosforico si dissocia in H ⁺ + HPO ₄ ^2– , il suo peso equivalente è (98 g.mol ^-1 ) / (2eq / mol ^-1 ) = 49 g / eq. In questa dissociazione, H ₃ PO ₄ rilascia 2 moli di H ⁺ .

Sebbene non titolabile in un mezzo acquoso, H ₃ PO ₄ può dissociarsi in 3 H ⁺ + PO ₄ ^3– . In questo caso, il peso equivalente è (98 g.mol ^-1 ) / (3 eq.mol ^-1 ) = 32,7 g / eq. H ₃ PO ₄ fornisce in questo caso 3 moli di H ⁺ .

Quindi, l'acido fosforico ha fino a 3 pesi equivalenti. Ma questo non è un caso isolato, quindi ad esempio l'acido solforico ha due pesi equivalenti e anche l'acido carbonico ne ha.

Utilizzo nell'analisi volumetrica

-Per ridurre gli errori che possono essere commessi durante l'azione delle sostanze di pesatura, in chimica analitica si preferisce l'uso di una sostanza di peso equivalente maggiore. Ad esempio, nella titolazione di una soluzione di idrossido di sodio con acidi di diverso peso equivalente. Si consiglia l'uso di acido con il peso equivalente più alto.

-Nell'utilizzo della massa di un acido solido che può reagire con l'idrossido di sodio, si ha la possibilità di scegliere tra tre acidi solidi: acido ossalico diidrato, ftalato acido di potassio e idrogeniodato di potassio, con pesi equivalenti rispettivamente 63,04 g / eq, 204,22 g / eq e 389 g / eq.

In questo caso si preferisce utilizzare potassio idrogeniodato acido nella titolazione dell'idrossido di sodio, in quanto avendo un peso equivalente maggiore, l'errore relativo commesso durante la pesatura è minore.

Utilizzo nell'analisi gravimetrica

Il peso equivalente è definito a modo suo in questa tecnica di analisi della sostanza. Qui è la massa del precipitato che corrisponde a un grammo dell'analita. Questo è l'elemento o il composto di interesse nello studio o nell'analisi che si sta effettuando.

In gravimetria, è comune citare i risultati delle analisi come una frazione della massa dell'analita, spesso espressa in percentuale.

Il fattore di equivalenza è spiegato come un fattore numerico per il quale la massa del precipitato deve essere moltiplicata per ottenere la massa dell'analita, solitamente espressa in grammi.

Determinazione gravimetrica del nichel

Ad esempio, nella determinazione gravimetrica del nichel, il precipitato che lo contiene è il bis (dimetilgliossimato di nichel) con una massa molare di 288,915 g / mol. La massa molare del nichel è 58,6934 g / mol.

La massa molare del precipitato divisa per la massa molare del nichel produce il seguente risultato:

288,915 g.mol ^-1 / 58,6934 g.mol ^-1 = 4,9224. Ciò significa che 4,9224 g del composto equivalgono a 1 g di nichel; O in altre parole, 4,9224 g di precipitato contengono 1 g di nichel.

Il fattore di equivalenza si calcola dividendo la massa molare del nichel per la massa molare del precipitato che lo contiene: 58,693 g.mol ^-1 / 288,915 g.mol ^-1 = 0,203151. Questo ci dice che per grammo di precipitato contenente nichel ci sono 0,203151 g di nichel.

Utilizza nella chimica dei polimeri

Nella chimica dei polimeri, il peso equivalente di un reagente di polimerizzazione è la massa del polimero che ha un equivalente di reattività.

È particolarmente importante nel caso dei polimeri a scambio ionico: un equivalente di un polimero a scambio ionico può scambiare una mole di ioni monocaricati; ma solo mezza mole di ioni a doppia carica.

È comune esprimere la reattività di un polimero come l'inverso del peso equivalente, che è espresso in unità di mmol / go meq / g.

Come calcolarlo? Esempi

-Peso equivalente di un elemento chimico

Si ottiene dividendo il suo peso atomico per la sua valenza:

Peq = Pa / v

Ci sono articoli che hanno un solo peso equivalente e articoli che possono averne 2 o più.

Peso equivalente del calcio

Peso atomico = 40 g / mol

Valencia = +2

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

20 g / eq

Peso equivalente dell'alluminio

Peso atomico = 27 g / mol

Valencia = +3

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

9 g / eq

Peso equivalente in nichel

Peso atomico = 58,71 g / mol

Valencia = +2 e +3

Il nichel ha due pesi equivalenti corrispondenti a quando reagisce con valenza +2 e quando reagisce con valenza +3.

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

29,35 g / eq

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

19,57 g / eq

-Peso equivalente di un ossido

Un modo per calcolare il peso equivalente di un ossido è dividendo il suo peso molecolare per il prodotto di valenza del metallo e il pedice del metallo.

Peq = Pm / V S

Pm = peso molecolare dell'ossido.

V = valenza del metallo

S = pedice di metallo

Il prodotto V · S è indicato come carica totale o netta del catione.

Peso equivalente dell'ossido di alluminio (Al

Peso molecolare = Al (2 x 27 g / mol) + O (3 x 16 g / mol)

102 g / mol

Valencia = +3

Pedice = 2

Peq Al ₂ O ₃ = Pm / V S

Peq Al ₂ O ₃ = 102 g.mol ^-1 / 3 eqmol ^-1 . Due

17 g / eq

C'è un altro modo per risolvere questo problema basato sulla stechiometria. In 102 g di ossido di alluminio ci sono 54 grammi di alluminio e 48 grammi di ossigeno.

Peq del Al = peso atomico / Valencia

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

9 g / eq

In base al peso equivalente dell'alluminio (9 g / eq), si calcola che in 54 g di alluminio ci siano 6 equivalenti di alluminio.

Quindi dalle proprietà degli equivalenti: 6 equivalenti di alluminio reagiranno con 6 equivalenti di ossigeno per dare 6 equivalenti di ossido di alluminio.

In 102 g. di ossido di alluminio ci sono 6 equivalenti.

Così:

Piccolo di Al ₂ O ₃ = 102 g / 6 eq

17 g / eq

-Peso equivalente di una base

Il peso equivalente si ottiene dividendo il suo peso molecolare per il numero di gruppi ossidrilici (OH).

Peso equivalente di idrossido ferroso, Fe (OH)

Peso molecolare = 90 g / mol

Numero OH = 2

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

45 g / eq

-Peso equivalente di un acido

In generale, si ottiene dividendo il suo peso molecolare per il numero di idrogeno che cede o rilascia. Tuttavia, gli acidi polirotonici possono dissociarsi o rilasciare la loro H in vari modi, quindi possono avere più di un peso equivalente.

Peso equivalente di acido cloridrico, HCl

Peso equivalente HCl = peso molecolare / numero di idrogeno

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

36,5 g / eq

Peso equivalente dell'acido solforico

L'acido solforico (H ₂ SO ₄ ) può dissociarsi in due modi:

H ₂ SO ₄ => H ⁺ + HSO ₄ ^-

H ₂ SO ₄ => 2 H ⁺ + SO ₄ ^2-

Quando rilascia un H ^{+ il} suo PE è:

Peso molecolare = 98 g / mol

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

98 g / piccolo

E quando rilasci 2H ⁺ :

Peso molecolare = 98 g / mol

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

49 g / eq

Per lo stesso motivo l'acido fosforico (H ₃ PO ₄ ) con un peso molecolare di 98 g / mol, può avere fino a tre pesi equivalenti: 98 g / eq, 49 g / eq e 32,67 g / eq.

-Peso equivalente di un sale

Infine, il peso equivalente di un sale può essere calcolato dividendo il suo peso molecolare per il prodotto della valenza del metallo e del pedice del metallo.

PE = PM / V S

Solfato ferrico Fe

Peso molecolare = 400 g / mol

Valenza del ferro = +3 eq / mol

Pedice di ferro = 2

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

66,67 g / eq

Riferimenti

1. Giorno, RA JR. E Underwood, AL Quantitative Analytical Chemistry. Traduzione del 5 ° ^a edizione inglese. Editoriale Prentice Hall Interamericana
2. Chimica inorganica. (Sf). Determinazione dei pesi equivalenti degli ossidi. Estratto da: fullquimica.com
3. Wikipedia. (2018). Peso equivalente. Estratto da: en.wikipedia.org
4. The Editors of Encyclopaedia Britannica. (2016, 26 settembre). Peso equivalente. Encyclopædia Britannica. Estratto da: britannica.com
5. Ori, Jack. (30 aprile 2018). Come calcolare il peso equivalente. Sciencing. Estratto da: sciencing.com
6. Il peso equivalente di un acido Parte 2: titolazione del campione acido sconosciuto. (Sf). Estratto da: faculty.uml.edu
7. Bergstresser M. (2018). Peso equivalente: definizione e formula. Studia. Estratto da: study.com