Эквивалент

Вопросы, связанные с химией вообще. Вы можете задать здесь свой вопрос, и мы постараемся на него ответить.
General chemical questions go here
Ответить
Solaris86
Сообщения: 14
Зарегистрирован: Пт янв 15, 2010 4:16 pm

Эквивалент

Сообщение Solaris86 » Вт авг 18, 2020 11:52 am

Пусть у нас есть реакция.
2KMnO4 + 16HCl = 2MnCl2 + 2KCl + 5Cl2 + 8H2O
Хочу узнать эквиваленты всех веществ.
Для того, чтобы было одинаково количество вещества всех эквивалентов, здравый смысл подсказывает, что нужно ориентироваться на наибольший коэффициент, т.е. на 16, тогда эквиваленты будут такие:
Э(KMnO4) = 2/16KMnO4 = 1/8KMnO4, т.е. feq(KMnO4) = 1/8
Э(HCl) = 16/16HCl = 1HCl, т.е. feq(HCl) = 1
Э(MnCl_2) = 2/16MnCl2 =1/8MnCl2, т.е. feq(MnCl2) = 1/8
Э(KCl) = 2/16KCl = 1/8KCl, т.е. feq(KCl) = 1/8
Э(Cl2) = 5/16Cl2, т.е. feq(Cl2) = 5/16
Э(H2O) = 8/16H2O = 1/2H2O, т.е. feq(H2O) = 1/2
Получается, у нас по 16 частиц каждого эквивалента:
16Э(KMnO4) + 16Э(HCl) = 16(MnCl2) + 16(KCl) + 16(Cl2) + 16Э(H2O)
16(1/8KMnO4) + 16(1HCl) = 16(1/8MnCl2) + 16(1/8KCl) + 16(5/16Cl2) + 16(1/2H2O)
Непонимание вызывает вот что: как формально прийти к такому же результату?
Использование в качестве ориентира протона для реакций обмена тут не подходит, так как есть тут еще и окислительно-восстановительный компонент.
Использование же в качестве ориентира электрона в ОВР тоже даёт иной результат. 2 полуреакции:
MnO4- + 8H+ + 5e- = Mn2+ + 4H2O
2Cl- - 2e- = Cl20
Отсюда эквиваленты будут:
Э(MnO4-) = 1/5MnO4-, т.е. feq(MnO4-) = 1/5
Э(H+) = 8/5H+, т.е. feq(H+) = 8/5
Э(Cl-) = 2/2Cl- = 1Cl-, т.е. feq(Cl-) = 1
Э(Mn2+) = 1/5Mn2+, т.е. feq(Mn2+) = 1/5
Э(H2O) = 4/5H2O, т.е. feq(H2O) = 4/5
Э(Cl2) = 1/2Cl2, т.е.feq(Cl2) = 1/2
И тогда при составлении краткого ионного уравнения мы получим:
2MnO4- + 16H+ + 10Cl- = 2Mn2+ + 8H2O + 5Cl2,
то есть по 10 частиц каждого эквивалента:
10Э(MnO4-) + 10Э(H+) + 10Э(Cl-) = 10Э(Mn2+) + 10Э(H2O) + 10Э(Cl2)
10(1/5MnO4-) + 10(8/5H+) + 10(1Cl-) = 10(1/5Mn2+) + 10(4/5H2O) + 10(1/2Cl2)
В общем, не понимаю, как правильно: либо в реакции 16 частиц каждого эквивалента, либо 10 частиц каждого эквивалента, правда, тогда feq(H+) = 8/5 > 1, что в принципе лишено смысла, так как никакой эквивалент не может принимать значения больше 1?
И тут же ещё такой вопрос: как посчитать в данном случае эквивалент для каждого элемента в каждом веществе (ионе, атоме, молекуле)?

vmu
Сообщения: 221
Зарегистрирован: Ср июн 06, 2012 6:31 pm

Re: Эквивалент

Сообщение vmu » Чт авг 20, 2020 11:09 pm

Solaris86 писал(а):
Вт авг 18, 2020 11:52 am
здравый смысл подсказывает, что нужно ориентироваться на наибольший коэффициент
Нужно ориентироваться на то, эквиваленты относительно чего вы ищете. Эквивалент - условная частица, тем или иным образом равнозначная (соответствующая) некой другой частице в данной реакции. Если вы хотите найти, какие частицы эквивалентны в данной реакции одной молекуле HCl, то да, просто делите на 16 и получите, что 1/8KMnO4 ~ 1HCl, 1/8KCl ~ 1HCl, ... При желании можно было бы искать все эквиваленты (условные частицы), равнозначные частице KMnO4. Получили бы результат типа 8HCl ~ 1KMnO4, 5/2Cl2 ~ 1KMnO4, 1KCl ~ 1KMnO4, ... В принципе это тоже было бы верно. Но обычно частицу, относительно которой рассматривают эквиваленты, по установленному правилу выбирают таким образом, чтобы все факторы эквивалентности были ≤1. В кислотно-основных реакциях смотрят относительно протона, т.е. тут эквивалент - условная частица, равнозначная 1 протону (присоединяющая или отдающая 1 протон). В ОВР - относительно электрона, т.е. тут эквивалент - условная частица, равнозначная 1 электрону (присоединяющая или отдающая 1 электрон).

Ваш вариант - ОВР. С точки зрения передачи электрона имеем 1/5KMnO4 ~ 1e, 1HCl ~ 1e. Но HCl здесь участвует не только как восстановитель (1HCl = 5/5HCl). Еще 3/5HCl идут просто для ионного баланса. Поэтому так просто HCl с электроном тут не сопоставить.

Все эти штуки с эквивалентами нужны в аналитической химии для того, чтобы упростить некоторые записи, в частности запись уравнения, используемого для расчета результата титрования, и не писать в нем стехиометрические коэффициенты:
CTVT = nx,
где VT - объем титранта,
CT - молярная концентрация эквивалентов в титранте,
nx - число молей эквивалентов в титруемом растворе.

Ответить

Вернуться в «общехимические вопросы / general chemical issues»

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и 27 гостей