O peso equivalente (PE) de uma substância é aquele que participa de uma reação química e é usado como base para uma titulação. Dependendo do tipo de reação, ela pode ser definida de uma forma ou de outra.
Para reações ácido-base, PE é o peso em gramas da substância necessária para fornecer ou reagir com um mol de H+ (1,008 g); para reações redox, o peso em gramas da substância que é necessária para fornecer ou reagir com um mol de elétrons.
Para precipitação ou reações de formação de complexos, o peso da substância necessária para fornecer ou reagir com um mole de um cátion monovalente, 1/2 mol de um cátion divalente, 1/3 mol de um cátion trivalente. E assim por diante.
Embora possa parecer um pouco complicado no início, algumas substâncias sempre se comportam quimicamente da mesma maneira; portanto, não é difícil aprender os valores PE, dados os casos.
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John Dalton (1808) propôs o peso equivalente do hidrogênio como uma unidade de massa. No entanto, surgiram várias objeções a essa abordagem. Por exemplo, notou-se que a maioria dos elementos não reage diretamente com o hidrogênio para formar compostos simples (XH)..
Além disso, os elementos com vários estados de oxidação, por exemplo permanganato, têm mais de um peso equivalente. Isso tornava difícil aceitar o peso equivalente como unidade de massa..
A apresentação por Dimitri Mendeleev (1869) de sua tabela periódica, na qual as propriedades químicas dos elementos estavam relacionadas à ordem ordenada de seus pesos atômicos, constituiu um forte argumento daqueles que se opunham ao uso do peso equivalente como unidade de massa..
Na verdade, não há necessidade de usar o termo "equivalente", pois qualquer cálculo estequiométrico pode ser feito em termos de moles. No entanto, esse termo é freqüentemente usado e não deve ser ignorado..
Por conveniência, o termo "equivalente" foi introduzido: um equivalente de qualquer ácido reage com um equivalente de qualquer base; um equivalente de qualquer agente oxidante reage com um equivalente de qualquer agente redutor, etc..
O uso do PE em elementos e compostos químicos foi substituído pelo uso de sua massa molar. O principal motivo é a existência de elementos e compostos com peso superior a equivalente.
Por exemplo, ferro (Fe), um elemento com peso atômico de 55,85 g / mol, tem duas valências: +2 e +3. Portanto, tem dois pesos equivalentes: quando trabalha com valência +2 seu peso equivalente é 27,93 g / eq; enquanto, ao usar a valência +3, seu peso equivalente é 18,67 g / eq.
Claro, não se pode falar da existência de um peso equivalente de Fe, mas a existência de um peso atômico de Fe pode ser apontada..
O ácido fosfórico tem um peso molecular de 98 g / mol. Este ácido quando dissociado em H+ + HdoisPO4-, tem peso equivalente a 98 g / eq, pois libera 1 mol de H+. Se o ácido fosfórico se dissociar em H+ + HPO4dois-, seu peso equivalente é (98 g.mol-1) / (2eq / mol-1) = 49 g / eq. Nesta dissociação, o H3PO4 libera 2 moles de H+.
Embora não seja titulável em meio aquoso, o H3PO4 pode dissociar em 3 H+ + PO43-. Neste caso, o peso equivalente é (98 g.mol-1) / (3 mol eq.-1) = 32,7 g / eq. O H3PO4 fornece, neste caso, 3 moles de H+.
Portanto, o ácido fosfórico tem até 3 pesos equivalentes. Mas este não é um caso isolado, então, por exemplo, o ácido sulfúrico tem dois pesos equivalentes e o ácido carbônico também tem.
-Para reduzir os erros que podem ser cometidos durante a ação das substâncias de pesagem, em química analítica o uso de uma substância de peso equivalente maior é o preferido. Por exemplo, na titulação de uma solução de hidróxido de sódio com ácidos de diferentes pesos equivalentes. Recomenda-se o uso do ácido com maior peso equivalente.
-Ao usar a massa de um ácido sólido que pode reagir com o hidróxido de sódio, você tem a opção de escolher entre três ácidos sólidos: ácido oxálico di-hidratado, ftalato ácido de potássio e hidrogeniodato de potássio, com pesos equivalentes respectivamente. De 63,04 g / eq, 204,22 g / eq e 389 g / eq.
Neste caso, prefere-se o uso de ácido hidrogeniodato de potássio na titulação do hidróxido de sódio, pois por ter um peso equivalente maior, o erro relativo cometido na pesagem é menor.
O peso equivalente é definido à sua maneira nesta técnica de análise de substâncias. Aqui, é a massa do precipitado que corresponde a um grama do analito. Este é o elemento ou composto de interesse no estudo ou análise que está sendo realizado.
Em gravimetria, é comum citar os resultados das análises como uma fração da massa do analito, muitas vezes expressa como uma porcentagem..
O fator de equivalência é explicado como um fator numérico pelo qual a massa do precipitado deve ser multiplicada para se obter a massa do analito, geralmente expressa em gramas..
Por exemplo, na determinação gravimétrica do níquel, o precipitado que o contém é bis (níquel dimetilglicioso) com massa molar de 288,915 g / mol. A massa molar do níquel é 58,6934 g / mol.
A massa molar do precipitado dividida pela massa molar de níquel produz o seguinte resultado:
288,915 g.mol-1/ 58,6934 g.mol-1 = 4,9224. Isso significa que 4,9224 g do composto é equivalente a 1 g de níquel; ou em outras palavras, 4,9224 g do precipitado contém 1 g de níquel.
O fator de equivalência é calculado dividindo a massa molar do níquel pela massa molar do precipitado que o contém: 58,693 g.mol-1/ 288.915 g.mol-1 = 0,203151. Isso nos diz que por grama de precipitado contendo níquel há 0,203151 g de níquel.
Em química de polímeros, o peso equivalente de um reagente de polimerização é a massa do polímero que tem um equivalente de reatividade.
É particularmente importante no caso de polímeros de troca iônica: um equivalente de um polímero de troca iônica pode trocar um mol de íons mono-carregados; mas apenas meio mol de íons duplamente carregados.
É comum expressar a reatividade de um polímero como o inverso do peso equivalente, que é expresso em unidades de mmol / g ou meq / g.
É obtido dividindo seu peso atômico por sua valência:
Peq = Pa / v
Existem itens que têm apenas um peso equivalente e itens que podem ter 2 ou mais.
Peso atômico = 40 g / mol
Valência = +2
Peq = 40 g.mol-1/2eq.mol-1
20 g / eq
Peso atômico = 27 g / mol
Valência = +3
Peq = 27 g.mol-1/ 3 eq.mol-1
9 g / eq
Peso atômico = 58,71 g / mol
Valência = +2 e +3
O níquel tem dois pesos equivalentes correspondentes a quando reage com valência +2 e quando reage com valência +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
Uma maneira de calcular o peso equivalente de um óxido é dividindo seu peso molecular pelo produto de valência do metal e o subscrito do metal..
Peq = Pm / V S
Pm = peso molecular do óxido.
V = valência do metal
S = subscrito do metal
O produto V S é chamado de carga total ou líquida do cátion.
Peso molecular = Al (2 x 27 g / mol) + O (3 x 16 g / mol)
102 g / mol
Valência = +3
Subscrito = 2
Peq AldoisOU3 = Pm / V S
Peq AldoisOU3 = 102 g.mol-1/ 3 eqmol-1. dois
17 g / eq
Existe outra maneira de resolver este problema baseada na estequiometria. Em 102 g de óxido de alumínio existem 54 gramas de alumínio e 48 gramas de oxigênio.
Peq del Al = Peso atômico / Valência
27 g mol-1/ 3 eq.mol-1
9 g / eq
Com base no peso equivalente de alumínio (9 g / eq), calcula-se que em 54 g de alumínio existem 6 equivalentes de alumínio.
Então, a partir das propriedades dos equivalentes: 6 equivalentes de alumínio irão reagir com 6 equivalentes de oxigênio para dar 6 equivalentes de óxido de alumínio.
Em 102 g. de óxido de alumínio existem 6 equivalentes.
Portanto:
Al PeqdoisOU3 = 102 g / 6 eq
17 g / eq
O peso equivalente é obtido dividindo seu peso molecular pelo número de grupos oxidrila (OH).
Peso molecular = 90 g / mol
Número OH = 2
Fe pequeno (OH)dois = 90 g.mol-1/ 2 eq. Mol-1
45 g / eq
Em geral, é obtido dividindo seu peso molecular pelo número de hidrogênio que ele cede ou libera. No entanto, os ácidos polirrotônicos podem se dissociar ou liberar seu H de várias maneiras, portanto, eles podem ter mais de um peso equivalente..
Peso equivalente HCl = peso molecular / número de hidrogênio
HCl pequeno = g.mol-1/ 1 eq.mol-1
36,5 g / eq
Ácido sulfúrico (HdoisSW4) pode ser dissociado de duas maneiras:
HdoisSW4 => H+ + HSO4-
HdoisSW4 => 2 H+ + SW4dois-
Quando ele libera um H+ seu PE é:
Peso molecular = 98 g / mol
Peq = 98 g.mol-1/ 1 eq.mol-1
98 g / pequeno
E quando for 2H+:
Peso molecular = 98 g / mol
Peq = 98 g.mol-1/ 2 eq. Mol-1
49 g / eq
Pelo mesmo motivo, ácido fosfórico (H3PO4) de peso molecular 98 g / mol, pode ter até três pesos equivalentes: 98 g / eq, 49 g / eq e 32,67 g / eq.
E, finalmente, o peso equivalente de um sal pode ser calculado dividindo seu peso molecular pelo produto da valência do metal pelo subscrito do metal..
PE = PM / V S
Peso molecular = 400 g / mol
Valência de ferro = +3 eq / mol
Subscrito de ferro = 2
Peq = 400 g.mol-1/ 3 eq.mol-1 x 2
66,67 g / eq
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