Химиялық эквивалент

МАЗМҰНЫ

 

 

          КІРІСПЕ 3

1 Эквивалент түсінігі және оны анықтау................................................... 4

          2 Эквивалент заңы. 5

          3 Эквивалент факторы 7

         ПАЙДАЛАНҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ 8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

КІРІСПЕ

 

 

Эквивалент дегеніміз – химиялық элементтер бірімен-бірі қандай салмақ мөлшерінде қосылатындығын көрсететін сан. Химиялық элементтер бір – бірімен әрекеттесіп қосылыс түзгенде, ондағы элементтердің мөлшерлері әр уақытта тұрақты болатынын құрам тұрақтылық заңы көрсетеді. Сондықтан химияға эквивалент түсінігі енгізілді.

Химиялық тәжірбиелерде  таразыны кең қолдану, химиялық қосылыстардың  құрамын білу, химиктердің алдына бірнеше жаңа мәселелер қойды. Соның  бірі химиялық элементтер бір-бірімен  қосылысқанда қандай салмақ мөлшерінде қосылады деген мәселе. Ағылшын ғалымы Джон Дальтон 1803 жылдан бастап бірнеше жыл осы мәселемен шұғылданып, ақырында химияға эквивалент (әуелгі аты «қосылғыштық салмақ») деген түсінік енгізді.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Эквивалент түсінігі және оны анықтау.

 

Элементтің эквиваленті дегеніміз сутегі атомдарының 1 молімен әрекеттесетін немесе сондай молді қосылыстан ығыстырып шығаратын мөлшерін айтады.

 Мысалы, иодсутекте НІ сутегінің 1 молімен қосылып тұрғандықтан иодтың эквиваленті 1 мольге, күкіртсутекте H₂S сутегінің екі молімен қосылысатындықтан күкірттің эквиваленті 1 :2 мольге, аммиакта NH₃, азоттың эквиваленті 1 : 3 мольге, силанда SiH4, кремнийдің эквиваленті 1 : 4 мольге тең.

 Эквиваленттің 1 эквивалентінің  массасын оның эквиваленттік массасы дейді, ал ол г/мольмен көрсетіледі. Жоғарыда келтірілген қосылыстарда иодтың, күкірттің, азоттың, кремнийдің сәйкес эквиваленттік массалары мынадай: 127 г/моль, 32 :2 = 16 г/моль, 14 : 3 = 4,76 г/ моль, 28 : 4 = 6,5 г/моль.

Элементтің эквиваленттік  массасын оның эквивалентінің молярлық массасы деп атайды.

Элементтің эквивалентін немесе эквиваленттік массасын анықтағанда оның сутегімен қосылыс түзуі міндетті емес. Қосылыстағы элементтерді талдау арқылы анықталған массалық мөлшерлері және біреуінің эквиваленті белгілі болса екінші элементтің эквивалентін табуға болады. Химиялық реакция кезінде бір элементтің қосылыстағы екінші элементтің қанша мөлшерін ығыстырғаны белгілі болса, бір элементтің белгілі эквиваленті арқылы екіншісінікі табылады.

Мысалы, 7,1 г хлор калий бромидінен 16 г бром ығыстырып шығарады. Хлордың эквиваленті 35,5 г / моль екенін ескеріп, бромның эквивалентін есептеп шығар. 17,1 г хлор 16 г бромды ығыстырса, 35,5 г/ моль қанша бромды ығыстыратынын есептеу арқылы бромның эквиваленттік массасын және эквивалентін табамыз:

7,1 / 16 = 35,5 / х х = 16 . 35,5 / 7,1 = 80 г/ моль

Бромның эквиваленттік массасы 80 г/моль, ал эквиваленті 80.

Эквиваленттік көлем дегеніміз заттың бір эквивалентіне сәйкес келетін көлемді айтады. Мысалы, қалыпты жағдайда сутегінің 1 эквиваленті (1г/моль), 11,2 л оттегінің бір эквиваленті (8г/моль) 5,6л көлем алады.

Эквивалент, эквиваленттік  масса ұғымдарын күрделі заттарға қолданады. Күрделі заттың эквиваленті дегеніміз оның сутегі атомдарының бір молімен немесе кез – келген заттың 1 эквивалентімен әрекеттесетін мөлшерін айтады.

Оксидтердің эквиваленттік  массасы

ЭP₂O₅ = М (Р₂О₅) / 2• 3 = 142 /6= 23,66 г/моль

 Қышқылдардың эквиваленттік массасы

 ЭH₂ SO ₄ = М (Н₂ SО₄) / 2 . 1= 98 / 2= 49 г/моль

 Негіздердің эквиваленттік массасы

 ЭAl(OH)₃ = М (Al(ОH)₃ / 3 = 78/3 = 26 г/моль

 Тұздардың эквиваленттік массасы

 ЭAl₂(SO₄)₃ = М (Al₂(SO₄)₃) / 2• 3 = 342 /6 = 57 г/моль

Алмасу реакциясына қатысатын  негіздер мен қышқылдардың эквиваленттік  массаларын олардың молярлық массаларын реакция кезінде жоғалтатын гидроксид  немесе сутегінің иондарының сандарына  бөлу арқылы табады. Мысалы,

 NaOH + H₂SO₄ = NaHSO₄ + H₂O

 ЭNaOH = 40/1= 40 г/моль

 ЭH₂SO₄ = 98/1= 98 г/моль

 ₂NaOH + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + ₂ H₂O

 ЭNaOH = 40/1= 40 г/моль

 ЭH₂SO₄ = 98/2= 49г/моль

Тотығу – тотықсыздану реакцияларында тотықтырғыш пен тотықсыздандырғыштың эквиваленттік массаларын қосып не беріп жіберетін электрон санына сәйкес анықтайды.

Мысалы,

 ₅KNO₂ + ₂ KMnO₄ + ₃ H₂SO₄ = ₅ KNO₃ + ₂ MnSO₄ + K₂SO₄ + ₃ H₂O

 Ионды – электронды  әдіс бойынша коэффициенттерді  анықтаймыз.

NO₂¯ + H₂O – ₂e¯ → NO₃¯ + ₂ H+ ₅

MnO₄¯ + ₈H+ + 5e¯ → Mn₂+ + ₄ H₂ О ₂

 ₅ NO₂¯ + ₅ H₂O + 2MnО₄¯ + ₁₆ H+ → ₅ NO₃¯ + ₁₀ H+ + ₂ Mn₂+ + ₈ H₂O

 6 3

 ЭKNO₂ = М (KNО₂ )/2 = 42, 5 г/моль

 ЭKMnO₄= М (KMnО₄)/5 = 31,6 г/моль

Заттардың бір – бірімен  әрекеттесетін мөлшері олардың  химиялық эквиваленттеріне пропорционал болады. Бұл заңды есептер шығаруға қолайлы болу үшін былай айтуға болады:

Әрекеттесетін заттардың  массалары (көлемдері) олардың эквиваленттік  массаларына ( көлемдеріне) пропорционал болады:

 m1/ m2= Э1/ Э2

мұндағы m1 , m2 – бірінші және екінші заттардың массалары, Э1 , Э2 – сәйкес бірінші және екінші заттардың эквиваленттері.

 

Эквивалент заңы

 

Химияда эквивалент, эквиваленттік  масса түсініктерін кеңінен қолдану  нәтижесінде эквиваленттер заңы ашылады. Химияға эквиваленттен кейін эквивалент заңы енді.

Эквивалент – екі элементтің немесе екі заттың бір – бірімен қалдықсыз әрекеттесетін тең мөлшерін көрсетеді.

Әдетте сутекпен оттекті  өлшеуіш ретінде пайдаланады, сутектің, 1,008 салмақ бөлігіне, оттектің 8 салмақ бөлігі сәйкес келетіні белгілі, сондықтан:

Элементтің химиялық эквиваленті дейтініміз оның 8 салмақ бөлік оттекпен не 1,008 салмақ бөлік  сутекпен қосылыса алатынын немесе қосылыстарда солардың орнын баса алатын салмақ мөлшері.

Көміртек диоксидін CO₂ анализдегенде көміртектің 12 салмақ бөлігіне оттектің 32 салмақ бөлігі қосылатыны анықталған. Мұнда оттектің 8 салмақ бөлігіне көміртектің 3 салмақ бөлігі сәйкес, олай болса көміртектің эквиваленті 3-ке тең. Бір элементтің әрекеттесуге қатысатын, шығатын өнімнің ретіне байланысты бірнеше эквивалеті бола алады.

Мысалы, көміртектің екінші оттекті қосылысы CO алсақ, онда 8 салмақ бөлігіне көміртектің 6 салмақ бөлігі қосылып тұрғанын көреміз. Демек, бұл көміртек оксидіндегі көміртектің эквиваленті 6-ға тең.

Бұл эквивалентерді қосылыстардың  анализі арқылы табылған проценттік құрамы бойынша, немесе реакцияға қатысқан және реакциядан шыққан заттардың салмағы  белгілі болса, есептеп шығару қиын емес.

Заттардың бір – бірімен  әрекеттесетін мөлшері олардың  химиялық эквиваленттеріне пропорционал болады. Бұл заңды есептер шығаруға қолайлы болу үшін былай айтуға болады:

Әрекеттесетін заттардың  массалары (көлемдері) олардың эквиваленттік  массаларына ( көлемдеріне) пропорционал болады:

 m1/ m2= Э1/ Э2

мұндағы m1 , m2 – бірінші  және екінші заттардың массалары, Э1 , Э2 – сәйкес бірінші және екінші заттардың эквиваленттері.

Мысал:H₂S күкіртсутекте S=94.12%, H=5.88%, Э_S=? Есеп бойынша күкірттің 94,12 с. б. Сутектің 5,88 с. б. Қосылып тұр, ал күкірттің эквиваленті дейтініміз сутектің 1,008 с. б. Қосыла алатын салмақ мөлшері ғой, олай болса

Э_S=

 

 

Эквивалент факторы.

 

 

Титриметрлік талдау нәтижелерін  есептеу эквиваленттілік принципіне негізделген, бұл принципке сай  заттар бір бірімен эквивелентті мөлшерде әрекеттеседі. Титриметрлік талдау дегеніміз массаны өлшеуді көлемді өлшеу арқылы орындайтын сандық талдау әдісі.

 

Егер анықталатын зат  А титрант ерітіндісімен В 

 

аА+вВ→ реакция өнімдері                           (1)

 

теңдеу (1) бойынша әрекеттесетін  болса, онда заттардың эквивалентті массалары аМ_А және  вМ_В болады,  М_А және М_В – А және В заттарының молярлық массалары, а және в- стехиометриялық коэффициенттер.

Теңдеуге (1) келесі түр беруге болады

 реакция өнімдері, мұнда а  > в, бұл А затының бір бөлшегі  В затының  бөлшектеріне эквивалентті болатынын көрсетеді.

 қатынасын f_экв(В) символымен белгілейді және В затының эквивалент факторы деп атайды

 

F _экв(В) =          

 

 

Эквивалент факторы –  Х затының нақты бөлшегінің қандай үлесі қышқыл-негіздік реакциядағы сутегінің бір ионына немесе тотығу-тотықсыздану реакцияларындағы бір электронға эквивалентті болатынын көрсететін сан.

Эквивалент факторы мен  эквивалент тұрақсыз шамалар, олар реагенттер қатысатын реакция стехиометриясына тәуелді болады. Эквивалент факторы  өлшемсіз шама, ол бірге тең немесе бірден кіші болады.

Х затының эквивалентінің молярлық массасы деп эквивалент факторының эквиваленттің молярлық массасына көбейтіндісіне тең болатын, зат эквивалентінің бір молінің массасын айтады.

Кешентүзу немесе тұндыру  реакцияларында «эквиваленттің молярлық массасы» түсінігін әдетте қолданбайды  және тек қана молярлық массаларды қолданады.

Мысал:

Келесі реакциялардағы ортофосфор қышқылының эквивалент факторы мен  оның  эквиваленттерінің молярлық массаларын есептеу қажет

Шығару

 

а)

 

 

 

б)

 

 

 

в) 

  

ҚОРЫТЫНДЫ

 

Химиялық элементтер бір  – бірімен әрекеттесіп қосылыс  түзгенде, ондағы элементтердің мөлшерлері әр уақытта тұрақты болатынын  құрам тұрақтылық заңы көрсетеді. Сондықтан  химияға эквивалент түсінігі енгізілді.

Эквивалент – екі элементтің немесе екі заттың бір – бірімен қалдықсыз әрекеттесетін тең мөлшерін көрсетеді.

Элементтің эквиваленті  дегеніміз сутегі атомдарының 1 молімен  әрекеттесетін немесе сондай молді  қосылыстан ығыстырып шығаратын  мөлшерін айтады.

Эквивалент деп қышқыл-негіздік реакцияда сутегінің бір ионына немесе тотығу-тотықсыздану реакциясында бір электронға эквивалентті болатын заттың шартты немесе нақты бөлшегі аталады. Зат мөлшерінің эквивалентінің өлшем бірлігі моль болады.

 

                                                                                                                                

ПАЙДАЛАНҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ

 

 

1. Бишімбаева Г. Қ. Жалпы химия : студен. өздік жұмыстарына арналған оқу-әдістемелік құрал. 2007ж
2. Бірімжанов Б. Нұрмұхаметов Н. Жалпы химия . Алматы 1992ж
3. Г. М. Байназарова С.Ж. Пірәлиев Жалпы химия  Алматы : 2009.