Cantitatea de substanță (n) este o cantitate fizică care caracterizează numărul de unități structurale (atomi, molecule, ioni, electroni, protoni, echivalenți etc.) într-o anumită cantitate de materie.
Unitatea pentru măsurarea cantității de substanță este moleculă.
Cantitatea molară a unei substanțe care conține același număr de unități structurale (molecule, atomi, ioni, electroni, echivalenți etc.), câte atomi sunt conținute în 12 g de izotop de carbon 12 C, și anume 6,02 · 10 23.
Acest număr (6.02 · 10 23) este numit numărul Avogadro. Se măsoară în mol -1.
Este necesar să se indice ce unități structurale conŃine conceptul de mole. de exemplu, "mol de molecule de hidrogen", "mol de atomi de hidrogen", "mol de ioni de hidrogen", "echivalenți molari" etc.
Masa molară este 1 mol de substanță. Unitate de măsură g / mol.
De exemplu, M (H20) = 18 g / mol, M (NaOH) = 40 g / mol, M (HNO3) = 63 g / mol.
Echivalentul este o particulă reală sau condiționată a unei substanțe care poate înlocui, atașa, elibera un ion de hidrogen în reacții bazate pe aciditate sau schimb ionic sau un electron în reacțiile de oxidare-reducere.
Masa molară a echivalenților este o cantitate fizică, măsurată prin produsul dintre masa molară a substanței și factorul de echivalență.
Masa molară a echivalenților este masa de 1 echivalent molar, adică 6,02 · 10 23 echivalenți. Notația M (f eq X), M (X), Mae (X). Unitate de măsură g / mol.
Factorul de echivalență este un număr care indică ce fracțiune din particula reală a substanței X este echivalentă cu un ion de hidrogen într-o reacție bazată pe acid sau un electron într-o reacție de oxidare-reducere dată.
Masa molară este constanta absolută a substanței individuale, masa molară a echivalenților este constanta substanței în reacția particulară.
Factorul de echivalență este calculat pe baza stoichiometriei acestei reacții de la egalitatea f eq. (X) =. unde z -
· În reacția acid-bază, bazicitatea acidului sau aciditatea bazei; este determinată de numărul de ioni de hidrogen sau de ioni de hidroxid care participă la această reacție particulară;
· În reacția de oxidare-reducere, numărul de electroni pe care particulei le-a renunțat sau atașat într-o reacție de oxidare-reducere dată.
Mai jos sunt formulele pentru calcularea masei moleculare a substanțelor echivalente ale substanțelor complexe:
Anterioară utilizate notații de cantități fizice, exemple de înregistrare și de calcul
Masa molară a echivalenților aceleiași substanțe depinde de debitul de reacție:
În primul caz, echivalenții masa molară H2 SO4 este egală cu greutatea sa molară, în al doilea - jumătate din masa molară, ca și în primul caz, reacția are parte de un ion de hidrogen (bazicitate este 1 fekv =), iar al doilea - doi ioni de hidrogen (bazicitate este egal cu 2, f eq =).
Pentru a determina factorul de echivalență și masa molară a echivalentului substanței în reacția de reducere a oxidării, este necesar să se scrie ecuația de reacție și echilibrul electronic al reacției.
De exemplu, pentru reacția de interacțiune a sodiului cu sulf vom scrie ecuația reacției și a echilibrului electronic:
Fiecare atom de sodiu dă un electron și fiecare atom de sulf are doi electroni. prin urmare
Masa molară a echivalentului este egală cu produsul factorului de echivalență cu masa molară a substanței:
Legea echivalenților dă o relație cantitativă între masele reactivilor interacțioși sau compușii legați în compușii chimici.
Din ultima relație urmează:
și anume numărul de moli de echivalenți ai substanțelor care reacționează sau substanțele formate ca urmare a reacției sunt egale unul cu celălalt:
Expresia cantitativă a legii echivalente pentru reacțiile care apar în soluții este raportul:
unde cn este concentrația normală a substanței (concentrația molară a echivalentului).
O soluție care conține într-un litru pe echivalenți molari de solut numit odnonormalnym (1,0 N), 0,1 echivalenți molari -. Decinormal, 0,01 echivalenți mol (0,1 H.) - santinormalnym (0,01 N. )
Exemple de rezolvare a problemelor tipice.
Exemplul 1. Calcularea cantității unei substanțe după numărul de unități structurale.
Problema 1. Cât de mult din substanța hidroxid de cupru (II) conține 1,505 · 10 23 de atomi de hidrogen?
Soluția. Cantitatea de substanță de ioni de hidroxid din hidroxidul de cupru (II), exprimată în mol. este după cum urmează:
În conformitate cu formula hidroxidului de cupru (II) -Cu (OH) 2. într-o moleculă a acestui compus există doi ioni de hidroxid. Asta înseamnă că
Exemplul 2. Calcularea masei moleculare a elementului echivalent în compoziția unui compus chimic bazat pe legea echivalenților.
Sarcina 1. Oxidul metalic conține 28,57% oxigen. Determinați masa molară a echivalentului metalului.
Soluția. În conformitate cu legea echivalentelor, masele legăturilor m (Me) și oxigenului m (O) legate într-un compus chimic sunt proporționale cu masele moleculare ale echivalenților lor
Presupunând că masa oxidului este de 100 g, avem m (O) = 28,57 g și m (Me) = 71,43 g. Deoarece masa molară a oxigenului echivalent este Me (O) = Sr / mol, din expresia 1 găsim masa molară a echivalentului metalului:
Exemplul 3. Calcularea masei moleculare a substanței echivalente în funcție de greutate și volum a substanțelor implicate în reacție, pe baza legii echivalente.
Sarcina 1. 2,14 g de metal sunt deplasate din acidul 2 litri de hidrogen (nu). Se calculează masa molară a echivalentului metalului.
Soluția. Conform legii echivalente, cantitatea de substanță echivalentă a unui metal este egală cu cantitatea de substanță a hidrogenului
Vm este volumul molar de gaze la nr. egală cu 22,4 l / mol.
Apoi, în conformitate cu expresiile (2) și (3)
Exemplul 4. Calcularea masei moleculare a elementului echivalent cu raportul dintre masa reactivului și produsul de reacție bazat pe legea echivalenților.
Sarcina 1. Se obțin 1,6 g de hidroxid din 3,85 g azotat de metal. Se calculează masa molară a echivalentului metalului.
Soluția. În conformitate cu legea echivalenților, raportul masic al azotatului la hidroxidul de metal este
Masa molară a echivalenților azotatului și a hidroxidului metalic sunt egale
Înlocuind aceste expresii în ecuația (4), avem
Rezolvând ultima ecuație pentru Mine (Me), avem
Exemplul 5. Determinarea greutății moleculare a unei substanțe gazoase pe baza densității acesteia.
Problema 1. Masa 1 litru de gaz la nr. este de 1,175 g. Se calculează greutatea moleculară a gazului și masa unei molecule de gaz.
Soluția. Deoarece un mol de gaz ocupă un volum de 22,4 litri în condiții normale, masa lui molară este
M (gaz) = 1,175,22,4 = 26,32 (g / mol).
Din moment ce 1,02 moli de orice substanță conține 6,02 · 10 23 molecule, masa unei molecule este determinată de formula
Exemplul 6. Determinarea factorului de echivalență și masa molară a echivalentului substanței în reacția de oxidare-reducere.
Problema 1. În interacțiunea dintre aluminiu și sulf, se formează sulfură de aluminiu. Calculați factorii de echivalență și masele moleculare ale echivalenților de aluminiu și sulf.
Soluția. Factorul de echivalență este un număr care indică ce fracțiune din particula reală a unei substanțe este echivalentă cu un ion de hidrogen în reacția acido-bazică sau un electron în reacția de reducere a oxidării.
Interacțiunea dintre aluminiu și sulf se realizează conform ecuației:
Fiecare atom de aluminiu dă trei electroni și fiecare atom de sulf are doi electroni. prin urmare
Masa molară a echivalentului unei substanțe este masa substanței echivalente cu 1 mol de ioni de hidrogen în reacția acido-bazică sau 1 mol de electroni în reacția de oxidare-reducere. Masa molară a echivalentului este egală cu produsul factorului de echivalență cu masa molară a substanței: