يستخدم الوزن المكافئ وكيفية حسابه (مع أمثلة)

ال الوزن المكافئ (PE) من المادة هي تلك التي تشارك في تفاعل كيميائي ، وتستخدم كأساس للمعايرة. حسب نوع التفاعل ، يمكن تعريفه بطريقة أو بأخرى.

بالنسبة للتفاعلات الحمضية القاعدية ، PE هي الوزن بالجرام من المادة المطلوبة لتزويد أو تفاعل مع جزيء واحد من H⁺ (1008 غرام) ؛ بالنسبة لتفاعلات الأكسدة والاختزال ، الوزن بالجرامات من المادة المطلوبة لإمداد أو تفاعل مع مول واحد من الإلكترونات.

بالنسبة لهطول الأمطار أو تفاعلات التكوين المعقدة ، وزن المادة المطلوبة لتزويد أو تفاعل مع مول واحد من كاتيون أحادي التكافؤ ، 1/2 مول من كاتيون ثنائي التكافؤ ، 1/3 مول من كاتيون ثلاثي التكافؤ . و هكذا.

على الرغم من أنه قد يبدو معقدًا بعض الشيء في البداية ، إلا أن بعض المواد تتصرف دائمًا بطريقة كيميائية بنفس الطريقة ؛ لذلك ، ليس من الصعب معرفة قيم PE بالنظر إلى الحالات.

مؤشر

• 1 أصل ما يعادل الوزن
• 2 الاستخدامات
  • 2.1 استخدم في الكيمياء العامة 
  • 2.2 استخدام في التحليل الحجمي
  • 2.3 استخدام في تحليل الجاذبية
  • 2.4 يستخدم في كيمياء البوليمرات
• 3 كيفية حسابها؟ أمثلة
  • 3.1 - الوزن المكافئ للعنصر الكيميائي
  • 3.2 - الوزن المكافئ للأكسيد
  • 3.3 الوزن المكافئ للقاعدة
  • 3.4 - الوزن المكافئ للحمض
  • 3.5 - ما يعادل وزن الملح
• 4 المراجع

أصل ما يعادل الوزن

اقترح جون دالتون (1808) الوزن المكافئ للهيدروجين كوحدة كتلة. ومع ذلك ، ظهرت سلسلة من الاعتراضات على هذا النهج. على سبيل المثال ، تمت الإشارة إلى أن معظم العناصر لم تتفاعل مباشرة مع الهيدروجين لتكوين مركبات بسيطة (XH).

بالإضافة إلى ذلك ، العناصر ذات حالات الأكسدة المختلفة ، على سبيل المثال برمنجنات ، لها وزن مكافئ. أعاق هذا قبول الوزن المكافئ كوحدة كتلة.

إن العرض الذي قدمه ديميتري مينديليف (1869) لجدوله الدوري ، والذي كانت فيه الخصائص الكيميائية للعناصر مرتبطة بالترتيب المطلوب لأوزانها الذرية ، شكل حجة قوية لأولئك الذين اعترضوا على استخدام الوزن المعادل كوحدة لل كتلة.

في الواقع ، ليست هناك حاجة لاستخدام المصطلح "مكافئ" ، حيث يمكن إجراء أي حساب متكافئ من حيث الشامات. ومع ذلك ، غالبًا ما يستخدم هذا المصطلح وليس من المريح تجاهله.

للراحة ، تم تقديم مصطلح "المكافئ": أي ما يعادل أي حمض يتفاعل مع ما يعادل أي قاعدة ؛ أي ما يعادل أي عامل مؤكسد يتفاعل مع أي عامل اختزال ، إلخ..

تطبيقات

استخدامها في الكيمياء العامة

المعادن

تم استبدال استخدام PE في العناصر والمركبات الكيميائية باستخدام كتلته المولية. السبب الرئيسي هو وجود عناصر ومركبات ذات وزن مكافئ.

على سبيل المثال ، يحتوي الحديد (Fe) ، عنصر بوزن ذري 55.85 جم / مول ، على تكافئين: +2 و +3. لذلك ، لها أوزان مكافئة: عندما تعمل مع التكافؤ +2 ، يكون وزنها المكافئ 27.93 جم / مكافئ ؛ بينما ، عند استخدام التكافؤ +3 ، يبلغ وزنه المكافئ 18.67 جم / مكافئ.

بالطبع ، لا يمكننا التحدث عن وجود ثقل ما يعادل الإيمان ، ولكن يمكننا الإشارة إلى وجود ثقل ذري للإيمان.

الأحماض

حامض الفوسفوريك له وزن جزيئي قدره 98 جم / مول. هذا الحمض عند فصله في H⁺ + H₂PO₄^-,  له وزن يعادل 98 جم / مكافئ ، لأنه يطلق 1 مول من H⁺. إذا كان حمض الفوسفوريك ينفصل في H⁺ +  HPO₄^2-, وزنها المكافئ هو (98 جم^-1) / (2eq / mol^-1) = 49 جم / مكافئ. في هذا التفكك ح₃PO₄ تطلق 2 الشامات من H⁺.

على الرغم من أنها ليست قابلة للمعايرة في وسط مائي ، فإن H₃PO₄ يمكن أن تنفصل في 3 H⁺  +   PO₄^3-. في هذه الحالة ، يكون الوزن المكافئ (98 جم^-1) / (3 eq.mol^-1) = 32.7 جم / مكافئ. ح₃PO₄ التسليم في هذه الحالة 3 مولات من H⁺.

بعد ذلك ، يحتوي حمض الفوسفوريك على 3 أوزان مكافئة. ولكن هذه ليست حالة معزولة ، على سبيل المثال ، يحتوي حامض الكبريتيك على أوزان مكافئة وحمض الكربونيك أيضًا.

استخدام في التحليل الحجمي

-لتقليل الأخطاء التي قد تُرتكب أثناء عمل وزن المواد ، يفضل استخدام مادة ذات وزن مكافئ أكبر في الكيمياء التحليلية. على سبيل المثال ، في تقييم محلول هيدروكسيد الصوديوم مع أحماض ذات أوزان مختلفة مكافئة. يوصى باستخدام الحمض ذو الوزن المكافئ الأكبر.

-عند استخدام كتلة الأحماض الصلبة التي يمكن أن تتفاعل مع هيدروكسيد الصوديوم ، لديك خيار للاختيار بين ثلاثة أحماض صلبة: ثنائي هيدرات حمض الأكساليك ، وحمض فثالات البوتاسيوم ، وهيدروجينيوديات البوتاسيوم ، مع أوزان مكافئة على التوالي من 63.04 جم / مكافئ ، 204.22 جم / مكافئ و 389 جم / مكافئ.

في هذه الحالة ، يفضل استخدام بيروكسيد الهيدروجين البوتاسيوم في تقييم هيدروكسيد الصوديوم ، لأن الخطأ النسبي الذي يحدث عند وزنه يكون أقل عند زيادة الوزن المكافئ..

استخدامها في تحليل الجاذبية

يتم تعريف الوزن المكافئ بطريقته الخاصة في هذه التقنية لتحليل المواد. هنا ، فإن كتلة المترسبة تتوافق مع جرام واحد من الحليلة. هذا هو العنصر أو مركب الاهتمام في الدراسة أو التحليل الذي يجري.

في قياس الجاذبية ، من الشائع ذكر نتائج التحليلات على أنها جزء بسيط من كتلة الحليلة ، وغالبًا ما يتم التعبير عنها كنسبة مئوية.

يتم تفسير عامل التكافؤ على أنه عامل رقمي يتم بواسطته مضاعفة كتلة المرسب للحصول على كتلة المادة الحليلة ، وعادة ما يتم التعبير عنها بالجرام.

تحديد الجاذبية للنيكل

على سبيل المثال ، في تقدير الجاذبية للنيكل ، يكون الراسب المحتوي عليه عبارة عن نيكل مكرر (ثنائي ميثيل جليوكسيلات) مع كتلة مولية تبلغ 288.915 جم / مول. الكتلة المولية للنيكل هي 58.6934 جم / مول.

تنتج الكتلة المولية للترسبات بين الكتلة المولية للنيكل النتيجة التالية:

288.915 م^-1/ 58.6934 م^-1 = 4.9224. هذا يعني أن 4.9224 جم من المركب يساوي 1 جم من النيكل ؛ أو بعبارة أخرى ، يحتوي 4.9224 جم من الترسبات على 1 غرام من النيكل.

يتم حساب عامل التكافؤ عن طريق قسمة الكتلة المولية للنيكل على الكتلة المولية للراسب الذي يحتوي عليه: 58.693 جم.مول^-1/ 288.915 م^-1 = 0.203151. هذا يخبرنا أن لكل غرام من الترسبات المحتوية على النيكل يوجد 0.203151 جم من النيكل.

يستخدم في كيمياء البوليمرات

في كيمياء البوليمرات ، يكون الوزن المكافئ لكاشف البلمرة هو كتلة البوليمر الذي يحتوي على ما يعادل التفاعل.

إنه مهم بشكل خاص في حالة بوليمرات التبادل الأيوني: يمكن لمكافئ بوليمر التبادل الأيوني تبادل جزيء واحد من الأيونات أحادية الشحنة ؛ ولكن فقط نصف مول من الأيونات المزدوجة المشحونة.

من المعتاد التعبير عن تفاعل البوليمر كعكس للوزن المكافئ ، والذي يتم التعبير عنه بوحدات مليمول / جم أو ميق / غرام.

كيفية حسابها؟ أمثلة

-الوزن المكافئ للعنصر الكيميائي

يتم الحصول عليها عن طريق قسمة وزنها الذري على التكافؤ:

Peq = Pa / v

هناك عناصر لها فقط وزن مكافئ وعناصر يمكن أن تحتوي على 2 أو أكثر.

الوزن يعادل الكالسيوم

الوزن الذري = 40 جم / مول

فالنسيا = +2

Peq = 40 جم^-1/2eq.mol^-1

20 جم / مكافئ

الوزن المكافئ للألمنيوم

الوزن الذري = 27 جم / مول

فالنسيا = +3

Peq = 27 غم^-1/ 3 eq.mol^-1

9 جم / مكافئ

الوزن المكافئ للنيكل

الوزن الذري = 58.71 جم / مول

فالنسيا = +2 و +3

النيكل له أوزان مكافئة تتوافق عندما يتفاعل مع التكافؤ +2 وعندما يتفاعل مع التكافؤ +3.

Peq = 58.71 جم^-1/ 2 eq.mol^-1

29.35 جم / مكافئ

Peq = 58.71 جم^-1/ 3 eq.mol^-1

19.57 جم / مكافئ

-الوزن المكافئ للأكسيد

تتمثل إحدى طرق حساب الوزن المكافئ للأكسيد في تقسيم وزنه الجزيئي بين ناتج التكافؤ المعدني على حرف المعادن..

Peq = Pm / V · S

Pm = الوزن الجزيئي للأكسيد.

الخامس = هدم المعادن

S = منخفض المعادن

يشار إلى المنتج V · S باسم الشحنة الكلية أو الصافية للموجبة.

الوزن المكافئ لأكسيد الألومنيوم (Al₂O₃)

الوزن الجزيئي = Al (2 × 27 جم / مول) + O (3 × 16 جم / مول)

102 جم / مول

فالنسيا = +3

Subindex = 2

Peq Al₂O₃ = Pm / V · S

Peq Al₂O₃ = 102 جم^-1/ 3 eqmol^-1. 2

17 جم / مكافئ

هناك طريقة أخرى لحل هذه المشكلة بناءً على رياضيات الكيمياء. في 102 غرام من أكسيد الألومنيوم ، هناك 54 غراما من الألومنيوم و 48 غراما من الأكسجين.

Peq del Al = الوزن الذري / فالنسيا

27 جم^-1/ 3 eq.mol^-1

9 جم / مكافئ

استنادًا إلى الوزن المعادل للألمنيوم (9 جم / مكافئ) ، يُحسب أنه في 54 جم من الألومنيوم ، يوجد 6 مكافئات من الألومنيوم.

ثم من خصائص المكافئات: 6 مكافئات من الألومنيوم سوف تتفاعل مع 6 مكافئات من الأكسجين لإعطاء 6 مكافئات من أكسيد الألومنيوم.

في 102 غرام. من أكسيد الألومنيوم هناك 6 مكافئات.

لذلك:

Peq of Al₂O₃ = 102 جم / 6 مكافئ

17 جم / مكافئ

-الوزن المكافئ للقاعدة

يتم الحصول على الوزن المكافئ عن طريق قسمة وزنه الجزيئي على عدد مجموعات أوكسي هيدريل (OH).

الوزن المكافئ لهيدروكسيد الحديد ، Fe (OH)₂

الوزن الجزيئي = 90 جم / مول

عدد أوه = 2

Peq Fe (OH)₂ = 90 جم^-1/ 2 eq.mol^-1

45 جم / مكافئ

-الوزن المكافئ للحمض

بشكل عام ، يتم الحصول عليها عن طريق قسمة وزنها الجزيئي على عدد الهيدروجين الذي ينتج أو يطلق. ومع ذلك ، يمكن للأحماض متعددة البروتينات فصل أو إطلاق H في أشكال مختلفة ، بحيث يمكن أن يكون لها أكثر من الوزن المكافئ.

الوزن المكافئ لحمض الهيدروكلوريك ، حمض الهيدروكلوريك

الوزن المكافئ حمض الهيدروكلوريك = الوزن الجزيئي / عدد الهيدروجين

Peq HCl = g.mol^-1/ 1 مكافئ^-1

36.5 جم / مكافئ

الوزن المكافئ لحمض الكبريتيك

حمض الكبريتيك (ح₂SW₄) يمكن فصلها بطريقتين:

H₂SW₄ => ح⁺   +    HSO₄^-

H₂SW₄ => 2 ساعة⁺   +    SW₄^2-

عندما تفرج عن ح⁺ PE الخاص بك هو:

الوزن الجزيئي = 98 جم / مول

Peq = 98 جم^-1/ 1 مكافئ^-1

98 جم / peq

وعندما تطلق 2H⁺:

الوزن الجزيئي = 98 جم / مول

Peq = 98 جم^-1/ 2 eq.mol^-1

49 جم / مكافئ

لنفس السبب حمض الفوسفوريك (ح₃PO₄) من الوزن الجزيئي 98 جم / مول ، يمكن أن يصل وزنه إلى ثلاثة أوزان مكافئة: 98 جم / مكافئ ، 49 جم / مكافئ و 32.67 جم / مكافئ.

-ما يعادل وزن الملح

وأخيرًا ، يمكنك حساب الوزن المكافئ للملح عن طريق قسمة وزنه الجزيئي بين منتج تكافؤ المعدن على حرف السبائك المعدنية.

PE = PM / V · S

Fe كبريتات الحديديك₂(SO₄)₃

الوزن الجزيئي = 400 جم / مول

فالنسيا من الحديد = +3 مكافئ / مول

منخفض الحديد = 2

Peq = 400 جم^-1/ 3 eq.mol^-1 × 2

66.67 جم / مكافئ

مراجع

1. اليوم ، R. A. JR. و Underwood ، A. L. الكيمياء التحليلية الكمية. ترجمة ال 5^إلى الطبعة الانجليزية. الافتتاحية برنتيس هول Interamericana
2. كيمياء غير عضوية (بدون تاريخ). تحديد الأوزان المكافئة للأكسيدات. تم الاسترجاع من: fullquimica.com
3. ويكيبيديا. (2018). الوزن المكافئ. تم الاسترجاع من: en.wikipedia.org
4. محرري الموسوعة البريطانية. (26 سبتمبر 2016). الوزن المكافئ. موسوعة بريتانيكا. تم الاسترجاع من: britannica.com
5. أوري ، جاك. (30 أبريل 2018). كيفية حساب الوزن المكافئ. Sciencing. تم الاسترجاع من: sciencing.com
6. الوزن المكافئ للحمض الجزء 2: معايرة عينة الحمض غير معروف. (بدون تاريخ). تم الاسترجاع من: faculty.uml.edu
7. Bergstresser M. (2018). الوزن المكافئ: التعريف والصيغة. الدراسة. تم الاسترجاع من: study.com